Reologia è Compatibilità di HPMC / HPS Complex

Reologia è Compatibilità diHPMC/HPSCumplessu

Parolle chjave: idrossipropil metilcellulosa; amido idrossipropilico; proprietà reologichi; cumpatibilità; mudificazione chimica.

L'idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) hè un polimeru di polisaccaridi cumunimenti utilizatu in a preparazione di film comestibili. Hè largamente utilizatu in u campu di l'alimentariu è a medicina. A film hà una bona trasparenza, proprietà meccaniche è proprietà di barriera d'oliu. In ogni casu, HPMC hè un gelu induvatu termale, chì porta à u so poviru rendiment di trasfurmazioni à a bassa temperatura è u cunsumu d'energia di produzzione altu; in più, u so prezzu di materia prima caru limita a so larga applicazione cumpresi u campu farmaceuticu. L'amido idrossipropilicu (HPS) hè un materiale comestible largamente utilizatu in u campu di l'alimentariu è a medicina. Havi una larga gamma di fonti è prezzu bassu. Hè un materiale ideale per riduce u costu di HPMC. Inoltre, e proprietà di u gelu friddu di HPS ponu equilibrà a viscosità è altre proprietà reologiche di HPMC. , per migliurà a so prestazione di trasfurmazioni à bassa temperatura. Inoltre, a film comestible HPS hà eccellenti proprietà di barriera di l'ossigenu, cusì pò migliurà significativamente e proprietà di barriera di l'ossigenu di a film comestible HPMC.

L'HPS hè statu aghjuntu à l'HPMC per a cumpusizioni, è u sistema di compostu di gel in fase inversa HPMC/HPS hè statu custruitu. A lege di l'influenza di e pruprietà hè statu discutitu, u mecanismu d'interazzione trà HPS è HPMC in suluzione, a cumpatibilità è a transizione di fasi di u sistema compostu hè statu discutitu, è a relazione trà e proprietà reologichi è a struttura di u sistema compostu hè stata stabilita. I risultati mostranu chì u sistema cumpostu hà una cuncentrazione critica (8%), sottu à a cuncentrazione critica, HPMC è HPS esistenu in catene moleculari indipendenti è regioni di fasi; sopra à a cuncentrazione critica, a fase HPS hè furmata in a suluzione cum'è u centru di gel, A struttura di microgel, chì hè cunnessa da l'intrecciamentu di catene moleculari HPMC, mostra un cumpurtamentu simili à quellu di un funnu di polimeru. I pruprietà rheological di u sistemu cumposti è u rapportu cumposti conform à a regula sum logarithmic, è mostra un certu gradu di deviazione pusitivu è negativu, indettendu chì i dui cumpunenti hannu bona cumpatibulità. U sistema di compostu hè una struttura di fase "sea-insula" in fase cuntinuu dispersa à bassa temperatura, è a transizione di fase cuntinuu si trova à 4: 6 cù a diminuzione di u rapportu compostu HPMC / HPS.

Cum'è un cumpunente impurtante di i prudutti alimentari, l'imballu di l'alimentariu pò impedisce chì l'alimentu sia dannatu è contaminatu da fatturi esterni in u prucessu di circulazione è di almacenamento, allargendu cusì a vita di conservazione è u periodu di almacenamento di l'alimentariu. Cum'è un novu tipu di materiale di imballaggio di l'alimentariu chì hè sicuru è comestible, è ancu hà un certu valore nutrizionale, a film comestible hà ampie prospettive d'applicazione in l'imballazione è a preservazione di l'alimentariu, fast food è capsule farmaceutiche, è hè diventatu un hotspot di ricerca in l'alimentu attuale. campi legati à l'imballaggio.

A membrana composita HPMC / HPS hè stata preparata da u metudu di casting. A cumpatibilità è a separazione di fasi di u sistema compositu sò state esplorate in più da a microscopia elettronica di scanning, l'analisi dinamica di a pruprietà termomeccanica è l'analisi termogravimetrica, è e proprietà meccaniche di a membrana composta sò state studiate. è a permeabilità di l'ossigenu è altre proprietà di a membrana. I risultati mostranu chì ùn si trova nisuna interfaccia ovvia in dui fasi in l'imaghjini SEM di tutti i filmi composti, ci hè solu un puntu di transizione di vetru in i risultati DMA di a maiò parte di i filmi composti, è solu un piccu di degradazione termale appare in e curve DTG. di a maiò parte di i filmi composti. HPMC hà una certa cumpatibilità cù HPS. L'aggiunta di HPS à HPMC migliora significativamente e proprietà di barriera di l'ossigenu di a membrana composta. E proprietà meccaniche di a membrana composta varianu assai cù u rapportu di cumpunimentu è l'umidità relativa di l'ambiente, è prisentanu un puntu di cruciamentu, chì ponu furnisce un riferimentu per l'ottimisazione di u produttu per e diverse esigenze di l'applicazione.

A morfologia microscòpica, a distribuzione di fasi, a transizione di fasi è altre microstrutture di u sistema di compostu HPMC / HPS sò stati studiati da l'analisi di u microscopiu otticu di tintura di iodu simplice, è a trasparenza è e proprietà meccaniche di u sistema di compostu sò state studiate da spettrofotometru ultraviolet è tester di pruprietà meccanica. A relazione trà a struttura morfologica microscòpica è a prestazione macroscòpica cumpleta di u sistema compostu HPMC / HPS hè stata stabilita. I risultati mostranu chì un gran numaru di mesophases sò prisenti in u sistema compostu, chì hà una bona cumpatibilità. Ci hè un puntu di transizione di fasa in u sistema cumpostu, è questu puntu di transizione di fase hà un certu rapportu cumpostu è a dipendenza di a cuncentrazione di suluzione. U puntu più bassu di trasparenza di u sistema cumpostu hè coherente cù u puntu di transizione di fase di HPMC da a fase cuntinuu à a fase dispersa è u puntu minimu di u modulu di tensione. U modulu di Young è l'allungamentu à a rottura diminuite cù l'aumentu di a cuncentrazione di suluzione, chì hà avutu una relazione causale cù a transizione di HPMC da a fase cuntinuu à a fase dispersa.

Un reometru hè statu utilizatu per studià l'effettu di a mudificazione chimica di HPS nantu à e proprietà reologiche è e proprietà di u gelu di u sistema di compostu di gel HPMC / HPMC freddo è caldu in fase inversa. E capacità è e transizioni di fase sò state studiate, è a relazione trà a microstruttura è e proprietà reologiche è di gel hè stata stabilita. I risultati di a ricerca mostranu chì l'hydroxypropylation di HPS pò riduce a viscosità di u sistema cumpostu à a bassa temperatura, migliurà a fluidità di a suluzione composta, è riduce u fenomenu di thinning shear; l'hydroxypropylation di HPS pò ristrette a viscosità lineale di u sistema compostu. In a regione elastica, a temperatura di transizione di fase di u sistema compostu HPMC / HPS hè ridutta, è u cumpurtamentu solidu di u sistema cumpostu à a bassa temperatura è a fluidità à alta temperatura sò migliurati. L'HPMC è l'HPS formanu fasi cuntinui à a temperatura bassa è alta, rispettivamente, è cum'è e fasi disperse determinanu e proprietà reologiche è e proprietà di gel di u sistema compostu à temperature alte è basse. Sia u cambiamentu bruscu in a curva di viscosità di u sistema cumpostu è u piccu tan delta in a curva di u fattore di perdita appariscenu à 45 ° C, chì fa eco di u fenomenu di fase co-continua osservatu in i micrografii macchiati di iodu à 45 ° C.

L'effettu di a mudificazione chimica di l'HPS nantu à a struttura cristallina è a struttura micro-divisionale di u film compositu hè statu studiatu da a tecnulugia di scattering di raghji X à picculi anguli di a radiazione di sincrotrone, è e proprietà meccaniche, a barriera di l'ossigenu è a stabilità termica di a film compositu sò state. sistematicamente studiatu l 'influenza di cambiamenti struttura chimica di cumpunenti cumposti nant'à u microstruttura e proprietà macroscopic di sistemi cumposti. I risultati di a radiazione di synchrotron hà dimustratu chì l'idrossipropilazione di HPS è a migliione di a cumpatibilità di i dui cumpunenti puderanu inibisce significativamente a recristalizazione di l'amido in a membrana è prumove a furmazione di una struttura auto-simile più larga in a membrana composta. E proprietà macroscòpiche cum'è e proprietà meccaniche, a stabilità termica è a permeabilità di l'ossigenu di a membrana composita HPMC / HPS sò strettamente ligati à a so struttura cristallina interna è a struttura di a regione amorfa. L'effettu cumminatu di i dui effetti.

Capitulu unu Introduzione

Cum'è un cumpunente impurtante di i prudutti alimentari, i materiali di imballaggio alimentari ponu prutege l'alimentu da danni fisichi, chimichi è biologichi è contaminazione durante a circulazione è u almacenamentu, mantene a qualità di l'alimentu stessu, facilità u cunsumu di l'alimentariu, è assicurà l'alimentariu. L'almacenamiento è a preservazione à longu andà, è dà l'apparenza di l'alimentu per attruverà u cunsumu è ottene u valore oltre u costu materiale [1-4]. Cum'è un novu tipu di materiale di imballaggio di l'alimentariu chì hè sicuru è comestible, è ancu hà un certu valore nutrizionale, a film comestible hà ampie prospettive d'applicazione in l'imballazione è a preservazione di l'alimentariu, fast food è capsule farmaceutiche, è hè diventatu un hotspot di ricerca in l'alimentu attuale. campi legati à l'imballaggio.

I film comestibili sò filmi cù una struttura di rete porosa, generalmente ottenuta da trasfurmazioni di polimeri comestibili naturali. Parechji polimeri naturali esistenti in a natura anu proprietà di gel, è e so suluzioni aquosa ponu formate idrogeli in certi cundizioni, cum'è certi polisaccaridi naturali, proteini, lipidi, etc. I polisaccaridi strutturali naturali, cum'è l'amidu è a cellulosa, per via di a so struttura molekulari speciale di l'helix à catena longa è di e proprietà chimiche stabili, ponu esse adattati per l'ambienti di almacenamento à longu andà è diversi, è sò stati largamente studiati cum'è materiali comestibili chì formanu film. I filmi comestibili fatti da un unicu polisaccharide spessu anu certe limitazioni in u rendiment. Dunque, per eliminà e limitazioni di i filmi comestibili di polisaccaridi unichi, ottene proprietà speciale o sviluppà novi funzioni, riduce i prezzi di i prudutti è espansione e so applicazioni, sò generalmente utilizati dui tipi di polisaccaridi. O i polisaccaridi naturali sopra sò cumposti per ottene l'effettu di e proprietà cumplementarii. Tuttavia, a causa di a diffarenza di struttura moleculare trà i diversi polimeri, ci hè una certa entropia conformazionale, è a maiò parte di i complexi polimeri sò parzialmente cumpatibili o incompatibili. A morfologia di fasi è a cumpatibilità di u cumplessu polimeru determinanu e proprietà di u materiale cumpostu. A storia di deformazione è di flussu durante u prucessu anu un impattu significativu nantu à a struttura. Per quessa, i pruprietà macroscòpichi cum'è e proprietà reologichi di u sistema cumplessu di polimeru sò studiati. L'interrelazione trà e strutture morfologiche microscòpiche, cum'è a morfologia di fasi è a cumpatibilità, hè impurtante per regulà u rendiment, l'analisi è a mudificazione di materiali compositi, a tecnulugia di trasfurmazioni, u disignu di formule guida è u disignu di e machini di trasfurmazioni, è a valutazione di a produzzione. U rendiment di trasfurmazioni di u pruduttu è u sviluppu è l'applicazione di novi materiali polimeri sò di grande significatu.

In questu capitulu, u statutu di ricerca è u prugressu di l'applicazione di i materiali di filmi comestibili sò rivisioni in detail; a situazione di ricerca di l'idrogeli naturali; u scopu è u metudu di cumpunimentu di polimeru è u prugressu di a ricerca di cumpusizioni di polisaccaridi; u metudu di ricerca reologica di u sistema di cumpunimentu; I pruprietà reologicu è a custruzzione di mudelli di u sistema di gel inversu friddu è caldu sò analizati è discututi, è ancu u significatu di ricerca, u scopu di ricerca è a ricerca di stu cuntenutu di carta.

1.1 Film comestible

Film comestible si riferisce à l'aghjunzione di plastificanti è agenti cross-linking basati nantu à sustanzi naturali comestible (cum'è polisaccaridi strutturale, lipidi, proteine ​​​​), attraversu diverse interazzioni intermoleculari, attraversu cumposti, riscaldamentu, rivestimentu, siccà, etc. U film cù reta porosa. struttura formata da u trattamentu. Pò furnisce diverse funzioni cum'è e proprietà di barriera selezziunate à u gasu, l'umidità, u cuntenutu è e sustanzi dannosi esterni, in modu di migliurà a qualità sensoriale è a struttura interna di l'alimentariu, è allargà u periodu di almacenamento o a vita di i prudutti alimentari.

1.1.1 Storia di Sviluppu di Filmi Edible

U sviluppu di film comestible pò esse tracciatu à i seculi XII è XIII. À quellu tempu, i Cinesi anu utilizatu un metudu simplice di cera per chjappà l'agrumi è i limoni, chì riduceva in modu efficace a perdita di l'acqua in i frutti è ligumi, cusì chì i frutti è ligumi mantenenu u so splendore originale, allungendu cusì a vita di i frutti è i frutti. ligumi, ma inibisce eccessivamente a respirazione aerobica di frutti è ligumi, risultatu in un deterioramentu fermentativu di frutti. In u 15u seculu, l'Asiatici avianu digià cuminciatu à fà film comestible da u latte di soia, è l'utilizanu per prutege l'alimentariu è aumentà l'aspettu di l'alimentariu [20]. In u 16u seculu, i britannichi anu utilizatu grassu per chjappà a superficia di l'alimentariu per riduce a perdita di l'umidità di l'alimentariu. In u 19u seculu, a saccarosa hè stata prima aduprata cum'è un revestimentu comestible nantu à noci, amanduli è nocciole per prevene l'ossidazione è a rancidità durante u almacenamentu. In l'anni 1830, i filmi di paraffina di fusione in calda cummirciali apparsu per frutti cum'è pomi è pere. À a fine di u 19u seculu, i filmi di gelatina sò spruzzati nantu à a superficia di i prudutti di carne è altri alimenti per a preservazione di l'alimentariu. In u principiu di l'anni 1950, a cera di carnauba, etc., era stata fatta in emulsioni d'oliu in acqua per u revestimentu è a preservazione di frutti è ligumi freschi. À a fini di l'anni 1950, a ricerca nantu à i filmi comestibili appiicati à i prudutti di carne hà cuminciatu à sviluppà, è l'esempiu più estensivu è successu hè i prudutti di l'enema trasfurmati da l'intestini picculi animali in casings.

Dapoi l'anni 1950, si pò dì chì u cuncettu di film comestible hè statu solu prupostu veramente. Da tandu, parechji circadori anu sviluppatu un forte interessu in i filmi comestibili. In u 1991, Nisperes applicò carboxymethyl cellulosa (CMC) à u revestimentu è a preservazione di banane è altri frutti, a respirazione di u fruttu hè stata ridutta, è a perdita di clorofilla hè stata ritardata. Park et al. in u 1994 hà infurmatu e proprietà di barriera efficace di a film di proteina di zeina à l'O2 è u CO2, chì hà migliuratu a perdita di l'acqua, u marchimentu è a decolorazione di i pumati. In u 1995, Lourdin hà utilizatu una suluzione alcalina diluita per trattà l'amido, è aghjunghjenu glicerina per mantellu e fragole per a freschezza, chì hà riduciutu a rata di perdita d'acqua di fragole è ritardatu spoilage. Baberjee hà migliuratu e proprietà di film comestible in u 1996 da a micro-liquefazione è u trattamentu ultrasonicu di u liquidu filmatu, cusì a dimensione di particella di u liquidu filmatu hè stata significativamente ridotta è a stabilità omogenea di l'emulsione hè stata migliurata. In u 1998, Padegett et al. aghjunghje lisozima o nisin à a film comestible di a proteina di soia è l'utilizanu per imbulighjà l'alimentu, è truvò chì a crescita di battìri di l'acidu latticu in l'alimentariu hè stata efficacemente impedita [30]. In u 1999, Yin Qinghong et al. hà utilizatu cera d'api per fà un agente di rivestimentu di film per a preservazione è l'almacenamiento di mela è altri frutti, chì puderia inibisce a respirazione, impedisce a cuntrazione è a perdita di pisu, è impedisce l'invasione microbiana.

Dapoi parechji anni, i bicchieri di granu per l'imballaggio di gelato, a carta di risu glutinosa per l'imballaggio di dolci, è a pelle di tofu per i piatti di carne sò un imballaggio comestible tipicu. Ma l'applicazioni cummirciali di i filmi comestibili eranu praticamenti inesistenti in u 1967, è ancu a preservazione di frutti rivestiti di cera avia un usu cummerciale assai limitatu. Finu à u 1986, uni pochi di cumpagnie cuminciaru à furnisce i prudutti di film comestible, è in u 1996, u numeru di cumpagnie di film comestible era cresciutu à più di 600. Attualmente, l'applicazione di film comestible in a preservazione di l'imballaggio di l'alimentariu hè stata crescente, è hà rializatu un Ingressu annu di più di 100 milioni di dollari americani.

1.1.2 Caratteristiche è tipi di film comestible

Sicondu a ricerca pertinenti, a film comestible hà i seguenti vantaghji eccezziunali: a film comestible pò prevene a decadenza è a deteriorazione di a qualità di l'alimentariu causata da a migrazione mutuale di diverse sustanzi alimentari; certi cumpunenti film commestible stissi hannu un valore nutrizionale spiciali è funzione Health Care; A film comestible hà proprietà di barriera opzionale à CO2, O2 è altri gasi; A film comestible pò esse usatu per u micru, u pane, l'alimentu frittu è a film medica è u revestimentu; film comestible pò esse usatu cum'è antioxidanti è cunsirvatori è altri trasportatori, allargendu cusì a vita di l'alimentariu; A film comestible pò esse usata cum'è traspurtadore per coloranti è fortificanti nutrizionale, etc., per migliurà a qualità di l'alimentu è migliurà e proprietà sensoriali di l'alimentariu; film comestible hè sicuru è comestible, è pò esse cunsumatu inseme cù l'alimentariu; I filmi di imballaggio commestibili ponu esse aduprati per l'imballazione di picculi quantità o unità di cibo, è formanu imballaggi compositi multistrati cù materiali di imballaggio tradiziunali, chì migliurà a prestazione generale di a barriera di i materiali di imballaggio.

U mutivu perchè i filmi di imballaggi commestibili anu e proprietà funziunali di sopra hè basatu principarmenti nantu à a furmazione di una certa struttura di rete tridimensionale in elli, chì mostra cusì una certa forza è proprietà di barriera. I pruprietà funziunali di a film di imballaggio comestible sò significativamente affettati da e proprietà di i so cumpunenti, è u gradu di reticulazione di polimeru internu, l'uniformità è a densità di a struttura di a rete sò ancu affettati da diversi prucessi di furmazione di film. Ci sò differenzi evidenti in u rendiment [15, 35]. I filmi comestibili anu ancu qualchì altru proprietà, cum'è solubilità, culore, trasparenza, etc. Materiali di imballaggio di film comestible adattati ponu esse selezziunati secondu e diverse ambienti di usu è e sferenze in l'uggetti di u produttu per esse imballati.

Sicondu u metudu di furmazione di film comestible, pò esse divisu in filmi è rivestimenti: (1) I filmi indipendenti pre-preparati sò generalmente chjamati filmi. (2) A strata fina formata nantu à a superficia di l'alimentu per mezu di rivestimentu, immersione è spraying hè chjamata rivestimentu. I filmi sò principarmenti usati per l'alimenti cù ingredienti diffirenti chì anu da esse imballati individualmente (cum'è pacchetti di condimenti è pacchetti d'oliu in cibi di cunvenzione), cibi cù u stessu ingredientu, ma anu da esse imballati separatamente (cum'è picculi pacchetti di caffè, latte in polvere, etc.), è i medicinali o i prudutti di salute. materiale di a capsula; U rivestimentu hè principalmente usatu per a preservazione di l'alimentu frescu cum'è frutti è ligumi, prudutti di carne, rivestimentu di droghe è l'assemblea di microcapsule à liberazione cuntrullata.

Sicondu i materiali di furmazione di film di film di imballaggio comestible, pò esse divisu in: film comestible di polisaccaridi, film comestible di proteina, film comestible di lipidi, film comestible microbiale è film comestible compostu.

1.1.3 Applicazione di film comestible

Cum'è un novu tipu di materiale di imballaggio di l'alimentariu chì hè sicuru è comestible, è ancu hà un certu valore nutrizionale, a film comestible hè largamente utilizatu in l'industria di l'imballaggi alimentari, u campu farmaceuticu, l'almacenamiento è a preservazione di frutti è ligumi, a trasfurmazioni è a preservazione. di carne è prudutti acquatici, a pruduzzione di fast food, è a pruduzzione d'oliu. Hà una larga prospettiva d'applicazione in a preservazione di l'alimenti cum'è i dolci fritti.

1.1.3.1 Applicazione in imballaggi alimentari

A suluzione filmata hè coperta nantu à l'alimentu per esse imballatu da spraying, brushing, dipping, etc., per impediscenu a penetrazione di umidità, ossigenu è sustanzi aromatichi, chì ponu efficacemente riduce a perdita di imballaggio è riduce u numeru di strati di imballaggio. ; riduce significativamente a capa esterna di l'alimentu A cumplessità di i cumpunenti di l'imballu di plastica facilita u so riciclamentu è a trasfurmazioni, è riduce a contaminazione ambientale; hè appiicata à l'imballazione separata di certi cumpunenti di l'alimenti cumplessi multi-cumpunenti per riduce a migrazione mutuale trà e diverse cumpunenti, riducendu cusì a contaminazione di l'ambiente. Reduce u spoilage di l'alimentariu o a decadenza di a qualità di l'alimentariu. U film comestible hè direttamente trasfurmatu in carta di imballaggio o sacchetti di imballaggio per imballaggi alimentari, chì ùn solu ottene a sicurezza, a pulizia è a cunvenzione, ma ancu riduce a pressione di a contaminazione bianca nantu à l'ambiente.

Utilizendu u granu, a soia è u granu cum'è e materie prime principali, i filmi di cereali simili à carta ponu esse preparati è usati per imballaggi di salsicce è altri alimenti. Dopu l'usu, ancu s'ellu sò scartati in l'ambienti naturali, sò biodegradabili è ponu esse trasfurmati in fertilizzanti di terra per migliurà a terra. . Aduprendu l'amidu, u chitosanu è u fagioli cum'è i materiali principali, a carta d'imballaggio comestible pò esse preparata per imballaggi fast food, cum'è tagliatelle di fast-food è patatine fritte, chì hè cunvene, sicuru è assai populari; Adupratu per pacchetti di condimentu, zuppe solidi L'imballu di l'alimenti di cunvenzione cum'è e materie prime, chì ponu esse direttamente cotti in a pignatta quandu sò usati, ponu prevene a contaminazione di l'alimentariu, aumentà a nutrizione di l'alimentariu, è facilità a pulizia. L'avocado seccu, i patate è u risu rottu sò fermentati è cunvertiti in polisaccaridi, chì ponu esse aduprati per preparà novi materiali di imballaggio internu comestible chì sò incolori è trasparenti, anu boni proprietà di barriera di l'ossigenu è proprietà meccaniche, è sò usati per l'imballa di latte in polvere. , oliu d'insalata è altri prudutti [19]. Per l'alimentu militare, dopu chì u pruduttu hè adupratu, u materiale di imballaggio di plastica tradiziunale hè scartatu in l'ambiente è diventa un marcatore per u seguimentu di u nemicu, chì hè faciule per revelà u locu. In cibi spiciali multi-cumpunenti, cum'è pizza, pasticceria, ketchup, gelato, iogurt, torte è dessert, i materiali di imballaggio plastica ùn ponu esse direttamente aghjuntu à l'usu, è a film di imballaggio comestible mostra i so vantaghji unichi, chì ponu riduce u numeru di gruppi Fractional. A migrazione di sustanzi di sapori migliurà a qualità di u produttu è l'estetica [21]. A film di imballaggio commestible pò esse aduprata in a trasfurmazioni di l'alimentu à microonde di u sistema di pasta. I prudutti di carne, ligumi, furmagliu è frutti sò pre-imballati per spraying, dipping o spazzola, etc., congelati è almacenati, è solu bisognu à u microondas per u cunsumu.

Ancu s'ellu ci sò pochi documenti è sacchetti di imballaggi commestibili cummirciali, assai brevetti sò stati registrati nantu à a formulazione è l'applicazione di materiali di imballaggio comestibili potenziali. L'autorità di regulazione di l'alimentariu francese anu appruvatu un saccu di imballaggio comestible industrializatu chjamatu "SOLUPAN", chì hè cumpostu di idrossipropilmetilcellulosa, amidu è sorbate di sodiu, è hè dispunibule in u cummerciu.

1.1.3.2 Applicazione in Medicina

A gelatina, i derivati ​​di a cellulosa, l'amidu è a gomma comestible ponu esse aduprati per preparà cunchiglia di capsule molli è dura di medicini è prudutti di salute, chì ponu assicurà efficacemente l'efficacità di i medicinali è i prudutti di salute, è sò sicuri è comestibili; certi medicini hannu un gustu amaru inherente, chì hè difficiule à esse usatu da i pazienti. I filmi accettati, comestibili ponu esse usatu cum'è revestimenti di maschera di gustu per tali droghe; qualchi polymers polymer enteric ùn dissolve in u stomacu (pH 1,2) ambiente, ma sò sulubbili in l 'intestinali (pH 6,8) ambiente è pò ièssiri usatu in l 'intestinali Revestimentu di droga sustinutu-liberazione; pò ancu esse usatu cum'è un traspurtadore per droghe mirate.

Blanco-Fernandez et al. hà preparatu un film compositu di monogliceridi acetylated chitosan è l'hà utilizatu per a liberazione sustinuta di l'attività antioxidante di a vitamina E, è l'effettu era notevuli. Materiali di imballaggio antioxidanti à longu andà. Zhang et al. blended amido cù gelatina, aghjunghjia plastificante polyethylene glycol, è usatu tradiziunali. I capsuli duri cavu sò stati preparati da u prucessu di immersione di u film compositu, è a trasparenza, proprietà meccaniche, proprietà idrofili è morfologia di fasi di u film compositu sò stati studiati. bonu materiale di capsula [52]. Lal et al. hà fattu a kafirin in un revestimentu comestible per u revestimentu entericu di capsule di paracetamol, è hà studiatu e proprietà meccaniche, proprietà termali, proprietà di barriera è proprietà di liberazione di droga di a film comestible. I risultati anu dimustratu chì u revestimentu di sorgo Diversi capsuli duru di film di gliadin ùn hè micca rottu in u stomacu, ma liberatu a droga in l'intestinu à pH 6,8. Paik et al. priparatu particeddi HPMC phthalate rivestimenti cù indomethacin, è spruzzatu u liquidu commestible film-forming di HPMC nantu à a superficia di i particeddi di droga, è studiatu u tassu di droga intrapment, taglia media di particeddi di droga, film comestible i risultati dimustratu chì u HPMCN-coated. A droga orale indometacina puderia ghjunghje u scopu di maschera u gustu amaru di a droga è di mira a consegna di droga. Oladzadabbasabadi et al. Amidu di sagu mudificatu blended with carrageenan per preparà un film compositu cumpostu cum'è sustitutu di capsule di gelatina tradiziunali, è hà studiatu a so cinetica di siccazione, proprietà termomeccaniche, proprietà fisicochimiche è proprietà di barriera, I risultati mostranu chì u film compositu cumpostu hà proprietà simili à a gelatina è pò. esse usatu in a produzzione di capsule farmaceutiche.

1.1.3.3 Applicazione in a preservazione di frutta è verdura

In i frutti è ligumi freschi dopu a cugliera, i reazzioni biochimichi è a respirazione sò sempre in vigore, chì accelerà u dannu tissutu di frutti è ligumi, è hè faciule per causà a perdita di umidità in frutti è ligumi à a temperatura di l'ambienti, chì devendenu in u qualità di tissuti internu è proprietà sensoriali di frutti è ligumi. decadenza. Dunque, a preservazione hè diventata u prublema più impurtante in u almacenamentu è u trasportu di frutti è ligumi; metudi di preservazione tradiziunali hannu un effettu priservazione poviru è altu costu. A preservazione di u revestimentu di frutti è ligumi hè attualmente u metudu più efficace in a preservazione di a temperatura di l'ambienti. U liquidu di furmazione di film comestible hè ricopertu nantu à a superficia di frutti è ligumi, chì ponu efficacemente impedisce l'invasione di i microorganismi, riduce a respirazione, a perdita d'acqua è a perdita di nutrienti di i tessuti di frutti è vegetali, ritarda l'anziane fisiologicu di i tessuti di frutti è vegetali, è mantene i tissuti di frutta è verdura L'uriginale plump è liscia. Aspectu brillanti, in modu di ottene u scopu di mantene frescu è allargà u periodu di almacenamento. L'Americani utilizanu l'acetil monogliceridiu è u furmagliu estratti da l'oliu vegetale cum'è a materia prima principale per preparà film comestible, è l'utilizanu per tagliate frutti è ligumi per mantene a freschezza, impediscenu a desidratazione, u brunimentu è l'invasione di microorganismi, in modu chì pò esse mantenutu per un tempu. longu tempu. Statu frescu. U Giappone usa a seta di scarti cum'è materia prima per preparà a film di conservazione fresca di patate, chì pò ottene un effettu di mantenimentu frescu paragunabile à quellu di l'almacenamiento à u friddu. L'Americani usanu l'oliu vegetale è u fruttu cum'è a materia prima principale per fà un liquidu di revestimentu, è mantene u fruttu tagliatu frescu, è truvaru chì l'effettu di a preservazione hè bonu.

Marquez et al. utilizatu a proteina di u latte è a pectina cum'è materie prime, è aghjunghjenu glutaminase per a cross-linking per preparà un film comestibile compostu, chì hè stata utilizata per copre mela fresca tagliata, pumati è carotte, chì ponu riduce significativamente a perdita di pisu. , impediscenu a crescita di i microorganismi nantu à a superficia di frutti è ligumi freschi, è allargà a vita di conservazione nantu à a premessa di mantene u gustu è u gustu di frutti è ligumi freschi. Shi Lei et al. Uva di globu rossu ricopertu cù film comestible di chitosan, chì puderia riduce a perdita di pisu è a putenza di l'uva, mantene u culore è a luminosità di l'uva, è ritardà a degradazione di solidi solubili. Utilizendu chitosan, alginate di sodiu, carboxymethylcellulose di sodium è polyacrylate cum'è materie prime, Liu et al. priparatu filmi comestible da revestimentu multilayer per frescu-mantenimentu di frutti è ligumi, è studiatu a so morfologia, sulubility acqua, etc. I risultati dimustratu chì u sodium carboxymethyl cellulose-chitosan-glycerol film compostu hà avutu u megliu effettu preservazione . Sun Qingshen et al. hà studiatu a film compostu di isolatu di proteina di soia, chì hè utilizatu per a preservazione di fragole, chì ponu riduce significativamente a transpirazione di fragole, inibisce a so respirazione è riduce a rata di frutti rotti. Ferreira et al. U polveru di residuu di frutti è vegetali è u polu di buccia di patata per preparà un film comestible cumpostu, hà studiatu a solubilità in acqua è e proprietà meccaniche di u film compositu, è hà utilizatu u metudu di rivestimentu per priservà l'hawthorn. I risultati anu dimustratu chì a vita di l'hawthorn hè stata prolongata. 50%, a rata di perdita di pisu diminuite da 30-57%, è l'acidu organicu è l'umidità ùn anu cambiatu significativamente. Fu Xiaowei et al. hà studiatu a preservazione di pimentari freschi da a film comestible di chitosanu, è i risultati anu dimustratu chì puderia riduce significativamente l'intensità di respirazione di pimentari freschi durante u almacenamentu è ritardà l'invecchiamentu di i pimentari. Navarro-Tarazaga et al. utilizatu film comestible HPMC modificatu cù cera d'api per priservà e prugne. I risultati anu dimustratu chì a cera d'api puderia migliurà e proprietà di barriera di l'ossigenu è di l'umidità è e proprietà meccaniche di i film HPMC. A rata di perdita di pisu di i prugne hè stata ridutta significativamente, u sveltu è u sanguinamentu di u fruttu durante l'almacenamiento sò stati migliurati, è u periodu di almacenamiento di i prugne hè stata prolongata. Tang Liying et al. usatu suluzzioni shellac alkali in mudificazione amidu, preparatu film imballaggio commestible, è studiatu u so proprietà film; à u listessu tempu, aduprendu u so liquidu filmatu per rivesti i manghi per a freschezza pò riduce efficacemente a respirazione Puderà prevene u fenomenu di brunitura durante u almacenamentu, riduce a rata di perdita di pisu è allargà u periodu di almacenamiento.

1.1.3.4 Applicazione in a trasfurmazioni è a preservazione di i prudutti di carne

I prudutti di carne cù nutrienti ricchi è attività d'acqua alta sò facilmente invaditi da i microorganismi in u prucessu di trasfurmazioni, trasportu, almacenamentu è cunsumu, risultatu in l'oscurità di u culore è l'ossidazione di grassu è altri spoilage. Per allargà u periodu di almacenamentu è a vita di i prudutti di carne, hè necessariu di pruvà à inibisce l'attività di l'enzimi in i prudutti di carne è l'invasione di i microorganismi nantu à a superficia, è impediscenu u deterioramentu di u culore è l'odore causatu da l'oxidazione di grassu. Attualmente, a preservazione di film comestible hè unu di i metudi cumuni largamente utilizati in a preservazione di carne in casa è in l'esteru. Paragunendu cù u metudu tradiziunale, si trova chì l'invasione di i microorganismi esterni, a rancidità oxidativa di grassu è a perdita di u sucu sò stati significativamente migliurati in i prudutti di carne imballati in film comestible, è a qualità di i prudutti di carne hè stata significativamente mejorata. A durata di a vita hè allargata.

A ricerca nantu à a film comestible di i prudutti di carne hà cuminciatu à a fini di l'anni 1950, è u casu d'applicazione più riesciutu hè u film comestible di collagene, chì hè statu largamente utilizatu in a pruduzzione è a trasfurmazioni di salsiccia. Emiroglu et al. aghjunghje l'oliu di sésamo à a soia film comestible di proteina per fà film antibacterial, è hà studiatu u so effettu antibacterial nantu à a carne bovina congelata. I risultati dimustranu chì a film antibacterial pò inibisce significativamente a ripruduzzione è a crescita di Staphylococcus aureus. Wook et al. hà preparatu una film comestible proanthocyanidin è l'hà utilizatu per copre a carne di porcu refrigerata per a freschezza. U culore, u pH, u valore TVB-N, l'acidu tiobarbituric è u numeru microbicu di i porchi di porcu dopu u almacenamentu per 14 ghjorni sò stati studiati. I risultati anu dimustratu chì a film comestible di proanthocyanidins pò riduce in modu efficace a furmazione di l'acidu tiobarbituric, prevene u spoilage di l'acidu grassu, riduce l'invasione è a ripruduzzione di microorganismi nantu à a superficia di i prudutti di carne, migliurà a qualità di i prudutti di carne, è allargà u periodu di almacenamento. durata di conservazione. Jiang Shaotong et al. aghjunghje polifenoli di tè è allicina à a suluzione di a membrana composta di alginate di sodiu-amidu, è l'utilizanu per priservà a freschezza di u porcu friddu, chì puderia esse guardatu à 0-4 ° C per più di 19 ghjorni. Cartagena et al. informatu l'effettu antibacterial di u film comestible di collagene aghjuntu cù l'agente antimicrobicu di nisin nantu à a preservazione di fette di porcu, chì indicanu chì u film comestible di collagene pò riduce a migrazione di l'umidità di fette di porcu refrigerate, ritardà a rancidità di i prudutti di carne, è aghjunghje 2 U film di collagene cù % A nisin hà avutu u megliu effettu di preservazione. Wang Rui et al. hà studiatu i cambiamenti di l'alginate di sodiu, u chitosanu è a fibra carboxymethyl per l'analisi comparativa di u pH, u nitrogenu di basa volatile, u rossu è u numeru tutale di culunie di carne bovina in 16 ghjorni di almacenamiento. I trè tippi di film comestible di vitamina di sodiu sò stati usati per priservà a freschezza di a carne di vacca fridda. I risultati anu dimustratu chì a film comestible di alginate di sodiu avia un effettu ideale di preservazione di freschezza. Caprioli et al. imbottite u pettu di tacchinu cottu cù un film comestible di caseinate di sodiu è poi rinfriscà à 4 ° C. I studii anu dimustratu chì a film comestible di caseinate di sodiu pò rallentà a carne di turcu durante a refrigerazione. di rancidità.

1.1.3.5 Applicazione in a preservazione di i prudutti acquatici

A decadenza di a qualità di i prudutti acquatici si manifesta principalmente in a riduzzione di l'umidità libera, u deterioramentu di u gustu è u deterioramentu di a struttura di u pruduttu acquaticu. A descomposizione di i prudutti acquatici, l'ossidazione, a denaturazione è u cunsumu seccu causatu da l'invasione microbiana sò tutti fattori impurtanti chì affettanu a vita di i prudutti acquatici. U almacenamentu congelatu hè un metudu cumuni per a preservazione di i prudutti acquatici, ma ci sarà ancu un certu gradu di degradazione di qualità in u prucessu, chì hè particularmente seriu per i pesci d'acqua dolce.

A preservazione di film comestible di i prudutti acquatici principia à a fini di l'anni 1970 è hè stata largamente utilizata. A film comestible pò priservà in modu efficace i prudutti acquatici congelati, riduce a perdita d'acqua, è pò ancu esse cumminata cù antioxidanti per prevene l'ossidazione di grassu, ottenendu cusì u scopu di allargà a vita di conservazione è a vita di conservazione. Meenatchisundaram et al. hà preparatu un film compositu cumpostu di amidu cù u amidu cum'è matrice è aghjunghjenu spezie cum'è chiodi di garofano è cannella, è l'utilizanu per a preservazione di i gamberetti bianchi. I risultati anu dimustratu chì a film di amido comestible pò inibisce efficacemente a crescita di i microorganismi, rallentà l'ossidazione di grassu, allargà a vita di i gamberetti bianchi refrigerati à 10 ° C è 4 ° C era finu à 14 è 12 ghjorni, rispettivamente. Cheng Yuanyuan è altri anu studiatu u conservatore di a suluzione pullulan è hà realizatu u pesciu d'acqua dolce. A preservazione pò inibisce efficacemente a crescita di i microorganismi, rallentà l'ossidazione di a proteina è u grassu di pesci, è hà un eccellente effettu di preservazione. Yunus et al. trota arcobaleno ricoperta cù una film comestible di gelatina à a quale hè aghjuntu l'oliu essenziale di foglia di lour, è hà studiatu l'effettu di a conservazione refrigerata à 4 ° C. I risultati anu dimustratu chì a film comestible di gelatina era efficace à mantene a qualità di a trota arcobaleno finu à 22 ghjorni. per un bellu pezzu. Wang Siwei et al. utilizatu alginate di sodium, chitosan è CMC cum'è i materiali principali, aghjunghjenu l'acidu stearic per preparà u liquidu di film comestible, è l'utilizanu à u Penaeus vannamei per a freschezza. U studiu hà dimustratu chì a film compositu di CMC è chitosan U liquidu hà un bonu effettu di preservazione è pò allargà a vita di conservazione per circa 2 ghjorni. Yang Shengping è altri anu utilizatu film comestible di polifenoli di chitosan-tè per a refrigerazione è a preservazione di hairtail freschi, chì ponu inibisce efficacemente a ripruduzzione di batteri nantu à a superficia di hairtail, ritarda a furmazione di l'acidu cloridrico volatile, è allargà a vita di u hairtail à circa 12 ghjorni.

1.1.3.6 Applicazione in cibo frittu

L'alimentu frittu hè un alimentu prontu à manghjà assai populari cù una grande pruduzzione. Hè impannillatu cù polisaccaridi è film comestible di proteina, chì ponu impedisce u cambiamentu di culore di l'alimentu durante u prucessu di frittura è riduce u cunsumu d'oliu. entrata di ossigenu è umidità [80]. Coating food fried with gellan gum pò riduce u cunsumu d'oliu da 35% -63%, cum'è quandu frittura sashimi, pò riduce u cunsumu d'oliu da 63%; quandu fritte patatine fritte, pò riduce u cunsumu d'oliu da 35% -63%. Cunsumu di carburante ridutta da 60%, etc. [81].

Singthong et al. hà fattu filmi comestibili di polisaccaridi, cum'è l'alginate di sodiu, a carboxymethyl cellulosa è a pectina, chì sò stati utilizati per u revestimentu di strisce di banane fritte, è hà studiatu u tassu di absorption d'oliu dopu a frittura. I risultati dimustranu chì a pectina è carboxyl I strisce di banane fritte rivestite cù metilcellulosa dimustravanu una qualità sensoriale megliu, trà quale a film comestible di pectina hà avutu u megliu effettu in a riduzione di l'absorzione di l'oliu [82]. Holownia et al. filmi HPMC è MC rivestiti nantu à a superficia di filetti di pollo frittu per studià i cambiamenti in u cunsumu d'oliu, u cuntenutu di l'acidu grassu liberu è u valore di culore in l'oliu di frittura. U pre-coating pò riduce l'assorbimentu di l'oliu è migliurà a vita di l'oliu [83]. Sheng Meixiang et al. fattu film comestible di CMC, chitosan è isolate di proteina di soia, patatine fritte rivestite, è frittu à a temperatura alta à studià l 'absorption oliu, cuntenutu acqua, culore, cuntenutu acrilamide è qualità sensoriale di patatine fritte. , I risultati dimustranu chì a film comestible isolatu di a proteina di soia hà un effettu significativu nantu à a riduzione di u cunsumu d'oliu di patate fritte fritte, è a film comestible di chitosan hà un effettu megliu à riduce u cuntenutu di acrilamida [84]. Salvador et al. Copriva a superficia di anelli di calamar fritti cù amidu di granu, amido di granu mudificatu, dextrina è glutine, chì puderia migliurà a croccante di l'anelli di calamar è riduce a rata di assorbimentu di l'oliu [85].

1.1.3.7 Applicazione in pane

A film comestible pò esse usata cum'è un revestimentu lisu per migliurà l'aspettu di i prudutti di pane; pò esse usata cum'è una barriera à l'umidità, l'ossigenu, u grassu, etc. per migliurà a vita di i prudutti di pane, per esempiu, a film comestible di chitosan hè aduprata per u pane di rivestimentu di a superficia. per esempiu, i cacahuete tostati sò spessu ricoperti di adesivi per copre u salinu è i condimenti [87].

Christos et al. hà fattu filmi comestibili di alginate di sodiu è di proteina di siero di latte è li rivestivanu nantu à a superficia di u pane probioticu Lactobacillus rhamnosus. U studiu hà dimustratu chì a sopravvivenza di i probiotici hè stata significativamente migliurata, ma i dui tipi di pani dimustranu I miccanismi digestivu sò assai simili, perchè u revestimentu di a film comestible ùn altera micca a struttura, u gustu è e proprietà termofisiche di u pane [88]. Panuwat et al. aghjunghje l'estratto di uva spina indiana in a matrice di metilcellulosa per preparà un film compositu comestible, è l'utilizanu per priservà a freschezza di anacardi arrustiti. I risultati anu dimustratu chì u film compositu cumpostu puderia inibisce efficacemente l'anacardi arrustatu durante u almacenamentu. A qualità s'hè deteriorata è a vita di conservazione di anacardi tostati hè stata allargata finu à 90 ghjorni [89]. Schou et al. hà fattu un film comestible trasparente è flexible cù caseinate di sodiu è glicerina, è hà studiatu e so proprietà meccaniche, a permeabilità di l'acqua è u so effettu di imballaggio nantu à fette di pani cotti. I risultati anu dimustratu chì a film comestible di caseinate di sodiu impastatu pane cottu. Dopu à l'impanatura, a so durezza pò esse ridutta in 6 h di almacenamiento à a temperatura di l'ambienti [90]. Du et al. utilizatu film comestible basatu in mela è film comestible basatu in tomate aghjuntu cù olii essenziali vegetali per imbulighjà u pollo arrustitu, chì ùn solu impediscenu a crescita di microorganismi prima di arrustà u pollulu, ma ancu rinfurzà u sapori di u pollulu dopu a tosta [91]. Javanmard et al. hà preparatu una film comestible di amidu di granu è l'hà utilizatu per imbulighjà i noccioli di pistacchi cotti. I risultati anu dimustratu chì a film di amido comestible puderia impedisce a rancidità oxidativa di e noci, migliurà a qualità di e noci, è allargà a so vita di conservazione [92]. Majid et al. utilizatu film comestible di proteina di siero di latte per ricoprire arachidi tostati, chì ponu aumentà a barriera di l'ossigenu, riduce a rancidità di l'arachide, migliurà a fragilità di l'arachide tostita, è allargà u so periodu di almacenamento [93].

1.1.3.8 Applicazione in i prudutti di pasticceria

L'industria di caramelle hà esigenze elevate per a diffusione di cumpunenti volatili, cusì per u cioccolatu è dolci cù superfici pulite, hè necessariu d'utilizà filmi comestibili solubili in acqua per rimpiazzà u liquidu di revestimentu chì cuntene cumpunenti volatili. A film di imballaggio comestible pò furmà una film protettiva liscia nantu à a superficia di u caramelu per riduce a migrazione di l'ossigenu è l'umidità [19]. L'appiecazione di film comestibili di proteina di u latte in a pasticceria pò riduce significativamente a diffusione di i so cumpunenti volatili. Quandu u cioccolatu hè adupratu per incapsulà l'alimenti oleosi cum'è i cookies è u burro di arachidi, l'oliu migrerà à a capa esterna di cioccolata, facendu u cioccolatu appiccicosu è pruvucannu un fenomenu di "gelu inversu", ma u materiale internu si seccarà, risultatu in un cambià in u so gustu. Aghjunghjendu una strata di materiale di imballaggio di film comestible cù funzione di barriera di grassu pò risolve stu prublema [94].

Nelson et al. hà utilizatu film comestible di metilcellulosa per rivestire caramelle chì cuntenenu parechji lipidi è mostrava una permeabilità lipidica assai bassa, inibendu cusì u fenomenu di frosting in u cioccolatu [95]. Meyers applicò un film comestible bistratu di cera d'idrogel à a goma di masticazione, chì puderia migliurà a so aderenza, riduce a volatilizazione di l'acqua è allargà a so vita di conservazione [21]. L'acqua preparata da Fadini et al. A film compositu comestible di decollagen-butteru di cacao hè statu studiatu per e so proprietà meccaniche è a permeabilità di l'acqua, è hè stata utilizata com'è un revestimentu per i prudutti di cioccolatu cù boni risultati [96].

1.1.4 Films commestibili à base di cellulosa

A film comestible basatu in cellulosa hè un tipu di film comestible fattu da a cellulosa più abbundante è i so derivati ​​​​in natura cum'è e materie prime principali. A film comestible basatu in cellulosa hè inodore è senza gustu, è hà una bona forza meccanica, proprietà di barriera d'oliu, trasparenza, flessibilità è boni proprietà di barriera di gas. Tuttavia, a causa di a natura idrofila di a cellulosa, a resistenza di film commestibili basati in cellulosa hè u rendiment di l'acqua hè generalmente relativamente scarsa [82, 97-99].

U film commestible basatu in cellulosa fatta di materiali di scarti in a produzzione di l'industria alimentaria pò ottene filmi di imballaggio comestible cù prestazioni eccellenti, è ponu riutilizà i rifiuti per aumentà u valore aghjuntu di i prudutti. Ferreira et al. mischia u polu di residuu di frutti è vegetali cù u polu di buccia di patata per preparà un film compositu commestible à base di cellulosa, è l'applicà à u revestimentu di l'hawthorn per priservà a freschezza, è hà ottenutu boni risultati [62]. Tan Huizi et al. Adupratu a fibra dietetica estratta da a soia di fagioli cum'è u materiale di basa è aghjunghje una certa quantità di addensante per preparà una film comestible di fibra di soia, chì hà boni proprietà meccaniche è proprietà di barriera [100], chì hè principalmente utilizata per imballaggi Fast food noodle seasoning. , hè còmuda è nutritiva di dissolve u pacchettu materiale direttamente in acqua calda.

Derivati ​​di cellulosa soluble in acqua, cum'è metil cellulosa (MC), carboxymethyl cellulosa (CMC) è hydroxypropyl metil cellulosa (HPMC), ponu formate una matrice cuntinuu è sò cumunimenti usati in u sviluppu è a ricerca di film comestibili. Xiao Naiyu et al. usatu MC cum'è u sustrato film-forming principali, aghjunghjia polyethylene glycol è chloride calcium è altri materiali ausiliari, priparatu film comestible MC da u metudu casting, è appiicata à a prisirvazioni di olecranon, chì pò allargà a bocca di l'olecranon. A vita di u pesche hè di 4,5 ghjorni [101]. Esmaeili et al. preparatu film comestible MC da casting è appiicatu à u revestimentu di microcapsules oliu essenziale vegetale. I risultati anu dimustratu chì a film MC hà un bonu effettu di bloccu di l'oliu è pò esse appiicata à l'imballaggi alimentari per prevene u spoilage di l'acidu grassu [102]. Tian et al. filmi comestibili MC mudificati cù l'acidu stearic è l'acidi grassi insaturati, chì puderanu migliurà e proprietà di bloccu di l'acqua di i filmi comestibili MC [103]. Lai Fengying et al. hà studiatu l'effettu di u tipu di solvente nantu à u prucessu di furmazione di film di film comestible MC è e proprietà di barriera è e proprietà meccaniche di a film comestible [104].

I membrani CMC anu boni proprietà di barriera à O2, CO2 è olii, è sò largamente usati in u campu di l'alimentariu è a medicina [99]. Bifani et al. preparatu membrane CMC è studiatu l 'effettu di extracts foglia nant'à i pruprietà barriera acqua è pruprietà barriera gas di i membrane. I risultati dimustranu chì l'aghjunzione di l'estratti di foglia puderia migliurà significativamente l'umidità è e proprietà di barriera di l'ossigenu di e membrane, ma micca per CO2. E proprietà di barriera sò ligati à a cuncentrazione di l'estratto [105]. de Moura et al. nanoparticles chitosan preparatu rinfurzatu filmi CMC, è studiatu a stabilità termale, proprietà miccanicu è sulubility acqua di i filmi cumposti. I risultati mostranu chì i nanoparticuli di chitosanu ponu migliurà efficacemente e proprietà meccaniche è a stabilità termica di i film CMC. Sessu [98]. Ghanbarzadeh et al. preparatu filmi comestible CMC è studiatu l'effetti di glycerol è l'acidu oleicu nantu à e proprietà fisicochimiche di i film CMC. I risultati dimustranu chì e proprietà di barriera di i filmi sò stati significativamente migliurati, ma e proprietà meccaniche è a trasparenza diminuite [99]. Cheng et al. preparatu un carboxymethyl cellulose-konjac glucomannan film cumposti commestible, è studiatu l 'effettu di l'oliu di palma nantu à e proprietà fisicochimica di u film composite. I risultati anu dimustratu chì e microsfere di lipidi più chjuche ponu aumentà significativamente a film compostu. L'idrofobicità di a superficia è a curvatura di u canali di permeazione di a molécula d'acqua ponu migliurà a prestazione di a barriera di umidità di a membrana [106].

L'HPMC hà boni proprietà di filmazione, è a so film hè flexible, trasparente, incolore è inodore, è hà boni proprietà di barriera d'oliu, ma e so proprietà meccaniche è e proprietà di bloccu d'acqua anu da esse migliurate. U studiu di Zuniga et al. hà dimustratu chì a microstruttura iniziale è a stabilità di a suluzione di film HPMC pò influenzà significativamente a superficia è a struttura interna di u film, è a manera chì e gocce d'oliu entranu durante a furmazione di a struttura di film pò influenzà significativamente a trasmittanza di a luce è l'attività di a superficia di u film. filmu. L'aghjunzione di l'agente pò migliurà a stabilità di a suluzione di filmazione, chì à u turnu affetta a struttura di a superficia è e proprietà ottiche di a film, ma e proprietà meccaniche è a permeabilità di l'aire ùn sò micca ridutta [107]. Klangmuang et al. hà utilizatu argilla mudificata organicamente è cera d'api per rinfurzà è mudificà a film comestible HPMC per migliurà e proprietà meccaniche è e proprietà di barriera di a film HPMC. U studiu hà dimustratu chì dopu a mudificazione di cera d'api è di argilla, e proprietà meccaniche di a film comestible HPMC eranu paragunabili à quelli di a film comestible. U rendiment di i cumpunenti di l'umidità hè statu migliuratu [108]. Dogan et al. preparatu HPMC film comestible, è usatu microcrystalline cellulosa à rinfurzà è mudificà u film HPMC, è studiatu a permeabilità acqua è pruprietà miccanicu di u film. I risultati dimustranu chì e proprietà di a barrera di l'umidità di a film mudificatu ùn anu cambiatu significativamente. , ma e so proprietà meccaniche sò state significativamente migliurate [109]. Choi et al. aghjunghjenu foglia di oregano è oliu essenziale di bergamotta in a matrice HPMC per preparà un film compostu comestible, è l'applicà à a preservazione di u revestimentu di prugne fresche. U studiu hà dimustratu chì a film compostu comestible pò inibisce efficacemente a respirazione di prugne, riducendu a produzzione di etilene, riducendu a rata di perdita di pisu, è migliurà a qualità di prugne [110]. Esteghlal et al. blended HPMC with gelatin to priparà filmi cumposti comestibili è studia filmi cumposti comestibili. E proprietà fisicochimiche, proprietà meccaniche è cumpatibilità di a gelatina HPMC dimustranu chì e proprietà di tensile di i filmi compositi di gelatina HPMC ùn anu cambiatu significativamente, chì puderia esse usatu in a preparazione di capsule medicinali [111]. Villacres et al. hà studiatu e proprietà meccaniche, proprietà di barriera di gas è proprietà antibacteriale di i filmi composti commestibili HPMC-manioca. I risultati anu dimustratu chì i filmi cumposti avianu boni proprietà di barriera di l'ossigenu è effetti antibacterial [112]. Byun et al. preparatu shellac-HPMC membranes cumposti, è studiatu l 'effetti di i tipi di emulsifiers è cuncintrazzioni shellac nant'à i membranes cumposti. L'emulsionante hà riduciutu i pruprietà di l'acqua di a membrana composta, ma e so proprietà meccaniche ùn anu micca diminuite significativamente; l'aghjunzione di shellac hà assai megliu l'stabilità termale di a membrana HPMC, è u so effettu aumenta cù l'aumentu di a cuncentrazione di shellac [113].

1.1.5 Films commestible à base d'amidon

L'amido hè un polimeru naturali per a preparazione di film comestible. Havi i vantaghji di una larga fonte, prezzu bassu, biocompatibilità è valore nutrizionale, è hè largamente utilizatu in l'industria alimentaria è farmaceutica [114-117]. Ricertamenti, e ricerche nantu à i filmi comestibili di amido puri è i filmi cumposti commestibili basati in amidu per u almacenamentu è a preservazione di l'alimentariu sò emersi unu dopu l'altru [118]. L'amido d'amilosu altu è u so amidu mudificatu idrossipropilatu sò i materiali principali per a preparazione di film comestibili à base di amido [119]. A retrogradazione di l'amido hè u mutivu principale di a so capacità di furmà una film. U più altu u cuntenutu di amilosa, u più strettu u ligame intermolecular, u più faciule hè di pruduce retrogradazione, è megliu a pruprietà di filmazione, è a forza di tensione finale di a film. più grande. L'amilosa pò fà filmi solubili in acqua cù una permeabilità di l'ossigenu bassu, è e proprietà di barriera di i filmi di alta amilosa ùn diminuiranu micca in ambienti à alta temperatura, chì ponu efficacemente prutegge l'alimentu imballatu [120].

A film comestible di amido, incolore è inodore, hà una bona trasparenza, solubilità in acqua è proprietà di barriera di gas, ma mostra un'idrofilia relativamente forte è una povira proprietà di barriera di umidità, per quessa hè principalmente utilizata in l'imballu di l'ossigenu alimentari è di l'oliu [121-123]. Inoltre, i membrani basati in amidu sò propensi à l'anzianu è a retrogradazione, è e so proprietà meccaniche sò relativamente poveri [124]. Per superà i difetti di sopra, l'amidu pò esse mudificatu da metudi fisichi, chimichi, enzimatici, genetichi è additivi per migliurà e proprietà di film comestibili basati in amidu [114].

Zhang Zhengmao et al. hà utilizatu un film comestible di amido ultra-finu per chjappà e fragole è hà truvatu chì pò riduce in modu efficace a perdita d'acqua, ritardà a riduzione di u cuntenutu di zuccaru soluble, è allargà in modu efficace u periodu di almacenamiento di fragole [125]. Garcia et al. Amidu mudificatu cù diverse proporzioni di catene per ottene u liquidu mudificatu di film di amido, chì hè stata utilizata per a preservazione di film di revestimentu di fragola fresca. U ritmu è a rata di decadenza eranu megliu cà quelli di u gruppu uncoated [126]. Ghanbarzadeh et al. amido mudificatu da a reticulazione di l'acidu citricu è ottenutu film di amido mudificatu reticulatu chimicamente. I studii anu dimustratu chì dopu a mudificazione di cross-linking, e proprietà di a barriera di l'umidità è e proprietà meccaniche di i filmi di amido sò stati migliurati [127]. Gao Qunyu et al. rializatu u trattamentu di l'idrolisi enzimatica di l'amido è ottenutu un film comestible di amido, è e so proprietà meccaniche cum'è a forza di trazione, l'allungamentu è a resistenza di plegamentu anu aumentatu, è a prestazione di a barriera d'umidità hè aumentata cù l'aumentu di u tempu d'azzione di l'enzima. migliuratu significativamente [128]. Parra et al. aghjunghjenu un agentu di reticulazione à l'amido di tapioca per preparà un film comestible cù boni proprietà meccaniche è bassa velocità di trasmissione di vapore d'acqua [129]. Fonseca et al. hà utilizatu l'ipoclorito di sodiu per oxidà a fecola di patata è hà preparatu una film comestible di amidu oxidatu. U studiu hà dimustratu chì a so velocità di trasmissione di u vapore d'acqua è a solubilità di l'acqua sò significativamente ridutta, chì pò esse appiicata à l'imballa di l'alimentu d'attività d'acqua alta [130].

A cumpusizioni di l'amidu cù altri polimeri comestibili è plastificanti hè un metudu impurtante per migliurà e proprietà di film comestibili basati in amidu. Attualmente, i polimeri complessi comunemente usati sono per lo più colloidi idrofili, come pectina, cellulosa, polisaccaridi di alghe marine, chitosano, carragenina e gomma xanthan [131].

Maria Rodriguez et al. anu utilizatu amidu di patata è plastificanti o tensioattivi cum'è i materiali principali per preparà filmi comestibili basati in amidu, chì mostranu chì i plastificanti ponu aumentà a flessibilità di a film è i tensioattivi ponu riduce l'elasticità di film [132]. Santana et al. utilizatu nanofibres per rinfurzà è mudificà i filmi commestibili di amido di manioca, è ottene filmi cumposti commestibili basati in amidu cù proprietà meccaniche, proprietà di barriera è stabilità termica mejorate [133]. Azevedo et al. Prutiìna di latte cumposti cù amidu termoplasticu per preparà un materiale di film uniforme, chì indica chì a proteina di u latte è l'amidu termoplasticu anu una forte aderenza interfacial, è a proteina di u latte pò migliurà significativamente a dispunibilità di amido. U bloccu di l'acqua è e proprietà meccaniche di film comestibili [134]. Edhirej et al. preparatu un film comestible basatu in tapioca, è hà studiatu l'effettu di u plastificante nantu à a struttura fisica è chimica, proprietà meccaniche è proprietà termali di u film. I risultati mostranu chì u tipu è a cuncentrazione di plastificante pò influenzà significativamente a film di amido di tapioca. In cunfrontu cù altri plastificanti cum'è urea è triethylene glycol, a pectina hà u megliu effettu plastificante, è a film di amido plastificatu in pectina hà boni proprietà di bloccu di l'acqua [135]. Saberi et al. usatu amidu di piselli, guar gum è glicerina per a preparazione di filmi cumposti comestibili. I risultati anu dimustratu chì l'amido di piselli hà ghjucatu un rolu maiò in u grossu di film, a densità, a coesione, a permeabilità di l'acqua è a forza di tensione. Guar Gum Pò influenzà a forza di tensione è u modulu elasticu di a membrana, è u glicerol pò migliurà a flessibilità di a membrana [136]. Ji et al. cumposti chitosan è amidu di granu, è aghjunghje nanoparticulate di carbonate di calcium per preparà un film antibacterial basatu in amidu. U studiu hà dimustratu chì i ligami intermoleculari di l'idrogenu sò stati furmati trà l'amidu è u chitosanu, è e proprietà meccaniche di a film eranu è e proprietà antibacteriali sò state rinfurzate [137]. Meira et al. filmu antibacterial comestible di amidu di granu rinfurzatu è mudificatu cù nanoparticuli di kaolin, è e proprietà meccaniche è termiche di u film compositu sò stati migliurati, è l'effettu antibacterial ùn hè micca affettatu [138]. Ortega-Toro et al. aghjunghje HPMC à l'amidu è aghjunghje l'acidu citricu per preparà film comestible. U studiu hà dimustratu chì l'aghjunzione di HPMC è l'acidu citricu pò inibisce in modu efficace l'anziane di l'amido è riduce a permeabilità di l'acqua di a film comestible, ma e proprietà di a barriera di l'ossigenu diminuiscenu [139].

1.2 Idrogeli polimeru

L'idrogeli sò una classe di polimeri idrofili cù una struttura di rete tridimensionale chì sò insolubili in l'acqua, ma ponu esse gonfiati da l'acqua. Macroscopicamente, un hydrogel hà una forma definita, ùn pò micca flussu, è hè una sustanza solida. Microscòpichi, molécule soluble in acqua pò esse distribuite in diverse forme è dimensioni in l'idrogelu è diffonde à diverse rate di diffusione, cusì l'idrogel presenta e proprietà di una suluzione. A struttura interna di l'idrogels hà una forza limitata è hè facilmente distrutta. Hè in un statu trà un solidu è un liquidu. Hà una elasticità simili à un solidu, è hè chjaramente sfarente da un solidu veru.

1.2.1 Panoramica di l'idrogelu polimeru

1.2.1.1 Classificazione di l'idrogeli polimeru

L'idrogelu di polimeru hè una struttura di rete tridimensionale formata da una reticulazione fisica o chimica trà e molécule di polimeru [143-146]. Assorbe una grande quantità d'acqua in l'acqua per sbulicà, è à u stessu tempu, pò mantene a so struttura tridimensionale è esse insoluble in acqua. acqua.

Ci hè parechje manere di classificà l'idrogels. Basatu nantu à a diffarenza di proprietà di cross-linking, ponu esse divisu in gel fisichi è gel chimichi. I geli fisichi sò furmati da legami d'idrogenu relativamente debuli, legami ionici, interazzioni idrofobiche, forze di van der Waals è intricatu fisicu trà catene moleculari di polimeri è altre forze fisiche, è ponu esse cunvertiti in soluzioni in diversi ambienti esterni. Hè chjamatu gel reversible; gel chimicu hè di solitu una struttura di rete tridimensionale permanente furmata da cross-linking di ligami chimichi cum'è ligami covalenti in presenza di calore, luce, iniziatore, etc. Dopu chì u gel hè furmatu, hè irreversibile è permanente, cunnisciutu ancu com'è Per u veru condensatu [147-149]. I geli fisichi in generale ùn anu micca bisognu di mudificazione chimica è anu una bassa toxicità, ma e so proprietà meccaniche sò relativamente poveri è hè difficiule di sustene un grande stress esternu; I gels chimichi sò generalmente megliu stabilità è proprietà meccaniche.

Basatu nantu à diverse fonti, l'idrogeli ponu esse divisi in idrogeli polimeri sintetici è idrogeli polimeri naturali. L'idrogeli di polimeru sinteticu sò l'idrogeli furmati da a polimerizazione chimica di polimeri sintetici, cumpresi principalmente l'acidu poliacrilicu, l'acetate di polivinile, a poliacrilamida, l'ossidu di polietilene, etc.; L'idrogeli di polimeru naturali sò L'idrogeli di polimeru sò furmati da cross-linking di polimeri naturali, cum'è polisaccaridi è proteine ​​​​in natura, cumprese cellulosa, alginate, amidu, agarose, àcitu ialuronicu, gelatina è collagen [6, 7, 150], 151]. L'idrogeli di polimeru naturali sò generalmente e caratteristiche di una fonte larga, un prezzu bassu è una bassa toxicità, è l'idrogelu polimeru sinteticu sò generalmente faciuli di processà è anu grandi rendimenti.

Basatu nantu à e diverse risposte à l'ambiente esternu, l'idrogeli ponu ancu esse divisi in idrogeli tradiziunali è idrogeli intelligenti. L'idrogeli tradiziunali sò relativamente insensibili à i cambiamenti in l'ambiente esternu; L'idrogeli intelligenti ponu sentu picculi cambiamenti in l'ambiente esternu è pruducenu cambiamenti currispondenti in a struttura fisica è e proprietà chimiche [152-156]. Per l'idrogeli sensibili à a temperatura, u voluminu cambia cù a temperatura di l'ambiente. Di solito, tali idrogeli polimerici contengono gruppi idrofili come idrossile, etere e ammide o gruppi idrofobi come metile, etile e propile. A temperatura di l'ambiente esternu pò influenzà l'interazzione idrofila o idrofobica trà e molécule di gel, i legami di l'idrogenu è l'interazzione trà e molécule d'acqua è e catene di polimeru, affettendu cusì l'equilibriu di u sistema di gel. Per l'idrogeli sensibili à u pH, u sistema di solitu cuntene gruppi di modificazione di l'acid-base, cum'è gruppi carboxyl, gruppi d'acidu sulfonicu o gruppi amino. In un ambiente cambiante di pH, questi gruppi ponu assorbe o liberate protoni, cambiando u ligame di l'idrogenu in u gelu è a diffarenza trà a cuncentrazione di ioni interni è esterni, risultatu in un cambiamentu di voluminu di u gel. Per u campu elettricu, u campu magneticu è l'idrogeli sensittivi à a luce, cuntenenu gruppi funziunali cum'è polielettroliti, ossidi di metalli è gruppi fotosensibili, rispettivamente. Sottu à diversi stimuli esterni, a temperatura di u sistema o u gradu di ionizazione hè cambiatu, è dopu u voluminu di u gel hè cambiatu da u principiu simili à a temperatura o à l'idrogel sensible à u pH.

Basatu nantu à i diversi cumpurtamenti di gel, l'idrogeli ponu esse divisi in gels indotti da u friddu è geli indutti termichi [157]. U gelu friddu, chjamatu gel friddu in breve, hè una macromolecula chì esiste in forma di bobine aleatorii à alta temperatura. Durante u prucessu di rinfrescamentu, per via di l'azzione di ligami d'idrogenu intermoleculari, i frammenti elicoidali sò furmati gradualmente, cumpiendu cusì u prucessu da a suluzione. A transizione à u gel [158]; U gelu termoinduttu, chjamatu gelu termale, hè una macromolecula in statu di suluzione à bassa temperatura. Durante u prucessu di riscaldamentu, una struttura di rete tridimensionale hè furmata per interazzione idrofobica, ecc., cumpletendu cusì a transizione di gelazione [159], 160].

L'idrogeli ponu ancu esse divisi in hydrogels homopolimerichi, hydrogels copolymerized è idrogeli di rete interpenetranti basati nantu à diverse proprietà di rete, idrogels microscòpichi è idrogels macroscòpichi basati in diverse dimensioni di gel, è proprietà biodegradabili. Diversamente divisu in idrogeli degradabili è idrogeli non degradabili.

1.2.1.2 Applicazione di idrogeli polimeru naturali

L'idrogeli polimeri naturali anu e caratteristiche di una bona biocompatibilità, alta flessibilità, fonti abbundanti, sensibilità à l'ambiente, alta ritenzione d'acqua è bassa toxicità, è sò largamente usati in biomedicina, trasfurmazioni alimentari, prutezzione ambientale, agricultura è pruduzzione forestale è hè stata largamente usata. usatu in l'industria è altri campi [142, 161-165].

Applicazione di l'idrogeli polimeri naturali in i campi biomedici. L'idrogeli di polimeru naturali anu una bona biocompatibilità, biodegradabilità, è senza effetti tossichi, per quessa ponu esse aduprati cum'è medicazione per ferite è cuntattate direttamente i tessuti umani, chì ponu efficacemente riduce l'invasione di microorganismi in vitro, impediscenu a perdita di fluidi di u corpu, è permettenu l'ossigenu. per passà. Promuove a guariscenza di ferite; pò esse usatu per preparà lenti di contactu, cù i vantaghji di l'usu còmode, una bona permeabilità di l'ossigenu è u trattamentu ausiliariu di e malatie oculari [166, 167]. I polimeri naturali sò simili à a struttura di i tessuti viventi è ponu participà à u metabolismu normale di u corpu umanu, cusì tali idrogeli ponu esse usatu cum'è materiali di scaffold di ingegneria di tissuti, riparazione di cartilagine di ingegneria di tissuti, etc. scaffolds sagomati è stampati à iniezione. Stent pre-molded utilizanu l'acqua, a struttura speciale di rete tridimensionale di u gel li permette di ghjucà un certu rolu di supportu in i tessuti biologichi mentre furnisce un spaziu di crescita specificu è abbastanza per e cellule, è pò ancu induce a crescita, a differenziazione è a degradazione di e cellule. assorbimentu da u corpu umanu [168]. I stent modellati in iniezione utilizanu u cumpurtamentu di transizione di fasi di l'idrogeli per furmà rapidamente gels dopu esse injected in un statu di soluzione fluente, chì pò minimizzà u dulore di i pazienti [169]. Certi idrogeli di polimeru naturali sò sensibili à l'ambiente, per quessa sò largamente usati cum'è materiali di liberazione cuntrullati da droghe, in modu chì e droghe incapsulate in elli ponu esse liberate à e parti necessarie di u corpu umanu in una manera cronometrata è quantitativa, riducendu u tossicu è laterale. effetti di a droga nantu à u corpu umanu [170].

Applicazione di l'idrogeli polimeri naturali in i campi alimentari. L'idrogeli di polimeru naturali sò una parte impurtante di i trè pranzi di e persone à ghjornu, cum'è qualchi dessert, dolci, sustituti di carne, iogurt è gelato. Hè spessu usatu com'è additivu alimentariu in i prudutti alimentarii, chì ponu migliurà e so proprietà fisiche è dà un gustu lisu. Per esempiu, hè utilizatu com'è addensante in zuppe è salsi, cum'è emulsionante in u zuccaru, è cum'è agenti di sospensione. In e bevande di latti, cum'è agenti gelificanti in pudding è aspics, cum'è agenti clarificanti è stabilizzatori di schiuma in a cerveza, cum'è inhibitore di sineresi in u furmagliu, cum'è aglutinante in salsicce, cum'è retrogradazione di l'amido Inhibitori sò usati in pane è burro [171-174]. ]. Da u Manuale di Additivi Alimentari, si pò vede chì un gran numaru di idrogeli polimeri naturali sò appruvati cum'è additivi alimentarii per a trasfurmazioni alimentari [175]. L'idrogeli di polimeru naturali sò usati cum'è fortificanti nutrizionale in u sviluppu di i prudutti di salute è l'alimenti funziunali, cum'è fibri dietetichi, utilizati in i prudutti di perdita di pisu è i prudutti anti-stitiche [176, 177]; cum'è prebiotics, sò usati in i prudutti di l'assistenza sanitaria di u colonu è i prudutti per a prevenzione di u cancer di u colon [178]; L'idrogeli di polimeru naturali ponu esse fatti in rivestimenti o filmi comestibili o degradabili, chì ponu esse aduprati in u campu di i materiali di imballaggio di l'alimentariu, cum'è a preservazione di frutta è verdura, rivenduli nantu à frutti è ligumi In a superficia, pò allargà a vita di conservazione. di frutti è ligumi è mantene i frutti è ligumi freschi è teneri; pò ancu esse usatu cum'è materiali di imballaggio per l'alimenti di cunvenzione cum'è salsicce è cundimenti per facilità a pulizia [179, 180].

Applicazioni di l'idrogelu polimeru naturali in altri campi. In quantu à i bisogni di ogni ghjornu, pò esse aghjuntu à a cura di a pelle cremosa o à i cusmetichi, chì ùn ponu micca solu impediscenu chì u pruduttu si secca in u almacenamentu, ma dinò l'idratazione durabile è l'idratazione di a pelle; pò esse usatu per styling, moisturizing è liberazione lenta di fragrances in makeup beauty; Pò esse usatu in i bisogni di ogni ghjornu, cum'è tovaglioli di carta è pannolini [181]. In l'agricultura, pò esse usatu per resiste à a seca è prutegge e piantini è riduce l'intensità di u travagliu; cum'è un agente di revestimentu per e sementi di e piante, pò aumentà significativamente a rata di germinazione di e sementi; quandu s'utilice in u trasplante di piantini, pò aumentà a rata di sopravvivenza di e piantini; pesticidi, migliurà l'utilizazione è riduce a contaminazione [182, 183]. In quantu à l'ambiente, hè utilizatu com'è floculante è adsorbente per u trattamentu di l'acqua di l'acqua chì spessu cuntene ioni di metalli pesanti, composti aromatici è coloranti per prutege e risorse d'acqua è migliurà l'ambiente [184]. In l'industria, hè utilizatu cum'è agenti di desidratazione, lubricante di perforazione, materiale di imballaggio di cable, materiale di sigillatura è agenti di conservazione in friddu, etc. [185].

1.2.2 Hydroxypropyl methylcellulose thermogel

A cellulosa hè un compostu macromolecular naturali chì hè statu studiatu prima, hà a relazione più stretta cù l'omu, è hè u più abbundante in a natura. Hè largamente presente in i pianti più altu, l'alga è i microorganisimi [186, 187]. A cellulosa hà attrattu gradualmente l'attenzione generalizata per via di a so fonte larga, prezzu bassu, rinnuvevule, biodegradable, sicuru, non tossicu è bona biocompatibilità [188].

1.2.2.1 Cellulosa è i so derivati ​​etere

La cellulose est un polymère linéaire à longue chaîne formé par la connexion d'unités structurelles D-anhydroglucose à travers des liaisons β-1,4 glycosidiques [189-191]. Insolubile. Eccettu per un gruppu finale à ogni estremità di a catena molekulari, ci sò trè gruppi idrossilici polari in ogni unità di glucose, chì ponu formate un gran numaru di ligami d'idrogenu intramolecular è intermolecular in certi cundizioni; è a cellulosa hè una struttura policiclica, è a catena molecular hè semi-rigida. Catena, alta cristallinità, è assai regulare in struttura, cusì hà e caratteristiche di un altu gradu di polimerizazione, una bona orientazione moleculare è stabilità chimica [83, 187]. Siccomu a catena di cellulosa cuntene un gran numaru di gruppi idrossilici, pò esse mudificatu chimicamente da diversi metudi, cum'è l'esterificazione, l'ossidazione è l'eterificazione per ottene derivati ​​di cellulosa cù proprietà d'applicazione eccellenti [192, 193].

I derivati ​​di a cellulosa sò unu di i primi prudutti di ricerca è prudutti in u campu di a chimica di polimeru. Sò materiali chimichi fini di polimeru cù una larga gamma di usi, chì sò mudificati chimicamente da a cellulosa polimeru naturali. Frà elli, l'eteri di cellulosa sò largamente usati. Hè una di e materie prime chimiche più impurtanti in l'applicazioni industriali [194].

Ci sò parechje varietà di eteri di cellulosa, tutti chì generalmente anu e so proprietà uniche è eccellenti, è sò stati largamente utilizati in parechji campi cum'è l'alimentariu è a medicina [195]. MC hè u tipu più simplice di etere di cellulosa cù u gruppu metilu. Cù l'aumentu di u gradu di sustituzione, pò esse dissolutu in una soluzione alcalina diluita, acqua, alcolu è solvente d'idrocarburu aromaticu à turnu, chì mostra proprietà uniche di gel termale. [196]. CMC hè un etere di cellulosa anionica ottenuta da a cellulosa naturale per alcalinizazione è acidificazione.

Hè l'etere di cellulosa più utilizatu è utilizatu, chì hè soluble in acqua [197]. L'HPC, un etere di cellulosa idrossialchila ottenuta da l'alcalinizazione è l'eterificazione di a cellulosa, hà una bona termoplasticità è mostra ancu proprietà di gel termale, è a so temperatura di u gel hè significativamente affettata da u gradu di sustituzione idrossipropilica [198]. L'HPMC, un etere mistu impurtante, hà ancu proprietà di gel termale, è e so proprietà di gel sò ligati à i dui sustituenti è i so rapporti [199].

1.2.2.2 Struttura idrossipropil metilcellulose

L'idrossipropilmetilcellulosa (HPMC), a struttura moleculare hè mostrata in Figura 1-3, hè un etere mistu di cellulosa soluble in acqua non ionica tipica. A reazzione di eterificazione di u cloruru di metile è l'ossidu di propilenu hè realizatu per ottene [200,201], è l'equazioni di a reazione chimica hè mostrata in Figura 1-4.

Ci sò hydroxy propoxy (-[OCH2CH(CH3)] n OH), metossi (-OCH3) è gruppi hydroxyl unreacted nantu à l'unità strutturale di HPMC à u stessu tempu, è u so spettaculu hè u riflessu di l'azzione cumuna di diversi gruppi. [202]. U rapportu trà i dui sustituenti hè determinatu da u rapportu di massa di i dui agenti eterificanti, a cuncentrazione è a massa di l'idrossidu di sodiu, è u rapportu di massa di l'agenti eterificanti per unità di massa di cellulosa [203]. L'idrossipropossi hè un gruppu attivu, chì pò esse più alchilatu è idrossialchilatu; stu gruppu hè un gruppu idrofilu cù una catena longa ramificata, chì ghjoca un certu rolu in a plastificazione in a catena. Methoxy hè un gruppu end-capping, chì porta à l'inattivazione di stu situ di reazzione dopu a reazzione; stu gruppu hè un gruppu idrofobicu è hà una struttura relativamente corta [204, 205]. I gruppi idrossilici senza reazione è di novu introduttu ponu cuntinuà à esse sustituitu, risultatu in una struttura chimica finale piuttostu cumplessa, è e proprietà HPMC varienu in un certu intervallu. Per HPMC, una piccula quantità di sustituzione pò fà e so proprietà fisicochimiche assai diffirenti [206], per esempiu, e proprietà fisicochimiche di alta methoxy è low hydroxypropyl HPMC sò vicinu à MC; U rendiment di HPMC hè vicinu à quellu di HPC.

1.2.2.3 Pruprietà di hydroxypropyl methylcellulose

(1) Termogelabilità di HPMC

La catena HPMC ha caratteristiche uniche di idratazione-disidratazione dovute all'introduzione di gruppi idrofobi-metilici e idrofili-idrossipropilici. Si passa gradualmente cunversione di gelazione quandu si riscalda, è torna à un statu di suluzione dopu à rinfriscà. Vale à dì, hà proprietà di gel indottu termicamente, è u fenomenu di gelazione hè un prucessu reversibile, ma micca identicu.

Riguardu à u mecanismu di gelation di HPMC, hè largamente accettatu chì à temperature più bassu (sottu à a temperatura di gelation), HPMC in suluzione è e molécule d'acqua polari sò ligati da ligami d'idrogenu per furmà una struttura supramolecular chjamata "birdcage". Ci sò parechji intricati simplici trà e catene moleculari di l'HPMC idratatu, fora di questu, ci sò pocu altre interazzione. Quandu a temperatura aumenta, HPMC prima assorbe l'energia per rompe i legami intermoleculari di l'idrogenu trà e molécule d'acqua è e molécule HPMC, distruggendu a struttura molekulari di a gabbia, perdendu gradualmente l'acqua ligata nantu à a catena moleculare, è espone i gruppi idrossipropilici è metossi. Quandu a temperatura cuntinueghja à aumentà (per ghjunghje à a temperatura di u gel), e molécule di HPMC formanu gradualmente una struttura di rete tridimensionale attraversu l'associazione idrofobica, i gel HPMC eventualmente formanu [160, 207, 208].

L'aghjunzione di sali inorganici hà qualchì effettu nantu à a temperatura di u gelu di HPMC, alcuni diminuiscenu a temperatura di u gelu per via di u fenomenu di salting out, è altri aumentanu a temperatura di u gel per u fenomenu di dissoluzione di u sali [209]. Cù l'aghjunzione di sali cum'è NaCl, u fenomenu di salting out si verifica è a temperatura di gel di HPMC diminuisce [210, 211]. Dopu chì i sali sò aghjuntu à l'HPMC, e molécule d'acqua sò più inclinate à cumminà cù ioni di sali, perchè u ligame di l'idrogenu trà e molécule d'acqua è HPMC hè distruttu, a capa d'acqua intornu à e molécule HPMC hè cunsumata, è e molécule HPMC ponu esse liberate rapidamente per idrofobicità. Associu, a temperatura di furmazione di gel diminuisce gradualmente. À u cuntrariu, quandu i sali cum'è NaSCN sò aghjuntu, u fenomenu di dissoluzione di u sali si trova è a temperatura di gel di HPMC aumenta [212]. L'ordine di l'effettu decrescente di l'anioni nantu à a temperatura di u gel hè: SO42− > S2O32− > H2PO4− > F− > Cl− > Br− > NO3−> I− > ClO4− > SCN− , l'ordine di i cationi nantu à u L'aumentu di a temperatura di u gel hè: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [213].

Quandu si aghjunghjenu alcune molécule organiche, cum'è l'alcooli monoidrichi chì cuntenenu gruppi idrossilici, a temperatura di u gel aumenta cù l'aumentu di a quantità di l'aghjunzione, mostra un valore massimu è poi diminuite finu à a separazione di fasi [214, 215]. Questu hè principarmenti per via di u so picculu pesu moleculare, chì hè paragunabile à quellu di e molécule d'acqua in ordine di grandezza, è pò ottene miscibilità à livellu moleculare dopu a cumpusizioni.

(2) Solubilità di HPMC

L'HPMC hà proprietà insolubili in acqua calda è solubili in acqua fredda simili à MC, ma pò esse divisu in tippu di dispersione fredda è tipu di dispersione calda secondu a diversa solubilità in acqua [203]. L'HPMC dispersatu in u friddu pò disperse rapidamente in l'acqua in l'acqua fridda, è a so viscosità aumenta dopu à un periudu di tempu, è hè veramente dissoluta in acqua; L'HPMC dispersatu da u calore, à u cuntrariu, mostra l'agglomerazione quandu aghjunghje l'acqua à una temperatura più bassa, ma hè più difficiuli di aghjunghje. In l'acqua d'alta temperatura, HPMC pò esse dispersatu rapidamente, è a viscosità aumenta dopu chì a temperatura diminuite, diventendu una vera suluzione aquosa HPMC. A solubilità di HPMC in l'acqua hè ligata à u cuntenutu di i gruppi metossi, chì sò insolubili in acqua calda sopra 85 °C, 65 °C è 60 °C da alta à bassa. In generale, HPMC hè insolubile in solventi organici cum'è l'acetone è u cloroformu, ma solubile in solu suluzione di etanolu è solu solu organici misti.

(3) Tolleranza di u sali di HPMC

A natura non ionica di HPMC ùn pò micca esse ionizata in l'acqua, per quessa ùn reagisce micca cù ioni metallichi per precipitate. In ogni casu, l'aghjunzione di u salinu affettarà a temperatura à a quale u gel HPMC hè furmatu. Quandu a cuncentrazione di u sali aumenta, a temperatura di u gelu di HPMC diminuisce; quandu a cuncentrazione di u sali hè più bassu di u puntu di floculazione, a viscosità di a suluzione HPMC pò esse aumentata, cusì in l'applicazione, u scopu di l'engrossi pò esse ottinutu aghjunghjendu una quantità approprita di sali [210, 216].

(4) Resistenza à l'acidu è l'alkali di HPMC

In generale, HPMC hà una forte stabilità acida-base è ùn hè micca affettatu da u pH à pH 2-12. HPMC mostra a resistenza à un certu gradu di l'acidu diluitu, ma mostra una tendenza à diminuite a viscosità per l'acidu concentratu; l'alkali anu pocu effettu nantu à questu, ma ponu aumentà ligeramente è poi diminuite lentamente a viscosità di a suluzione [217, 218].

(5) Fattore di influenza di a viscosità HPMC

HPMC hè pseudoplastic, a so suluzione hè stabile à a temperatura di l'ambienti, è a so viscosità hè affettata da u pesu moleculare, a cuncentrazione è a temperatura. À a listessa cuncentrazione, più altu hè u pesu molekulari HPMC, più altu hè a viscosità; per u stessu pruduttu di pesu moleculare, più altu hè a cuncentrazione di HPMC, più altu hè a viscosità; a viscosità di u pruduttu HPMC diminuisce cù l'aumentu di a temperatura, è righjunghji a temperatura di furmazione di gel, cù un sùbitu aumentu di viscosità per via di a gelazione [9, 219, 220].

(6) Altre proprietà di HPMC

HPMC hà una forte resistenza à l'enzimi, è a so resistenza à l'enzimi aumenta cù u gradu di sustituzzioni. Per quessa, u pruduttu hà una qualità più stabile durante l'almacenamiento chì l'altri prudutti di zuccaru [189, 212]. HPMC hà certe proprietà emulsionanti. I gruppi di metossi idrofobichi ponu esse adsorbiti nantu à a superficia di a fase di l'oliu in l'emulsione per furmà una capa d'adsorzione grossa, chì pò esse cum'è una capa protettiva; gruppi hydroxyl sulubbili in acqua pò esse cumminati cù acqua per migliurà a fase cuntinuu. A viscosità, inibisce a coalescenza di a fase dispersa, riduce a tensione di a superficia, è stabilizza l'emulsione [221]. L'HPMC pò esse mischju cù polimeri solubili in acqua, cum'è gelatina, metilcellulosa, gomma di carrubino, carragenina è gomma arabica per furmà una suluzione uniforme è trasparente, è pò ancu esse mischjata cù plastificanti cum'è glicerina è polyethylene glycol. [200, 201, 214].

1.2.2.4 Prublemi esistenti in l'applicazione di l'hydroxypropyl methylcellulose

Prima, u prezzu altu limita a larga applicazione di HPMC. Ancu se u film HPMC hà una bona trasparenza, proprietà di barriera di grassu è proprietà meccaniche. Tuttavia, u so prezzu altu (circa 100 000/ton) limita a so larga applicazione, ancu in applicazioni farmaceutiche di valore più altu cum'è capsule. U mutivu perchè HPMC hè cusì caru hè in prima parte perchè a cellulosa di materia prima utilizata per preparà HPMC hè relativamente caru. Inoltre, dui gruppi di sustituenti, u gruppu hydroxypropyl è u gruppu metossi, sò grafted in HPMC à u stessu tempu, chì face u so prucessu di preparazione assai difficiule. Cumplessu, cusì i prudutti HPMC sò più caru.

Siconda, a bassa viscosità è e proprietà di bassa forza di gel di HPMC à basse temperature riducenu a so processabilità in diverse applicazioni. HPMC hè un gel termale, chì esiste in un statu di suluzione cù viscosità assai bassu à bassa temperatura, è pò furmà un gel viscosu cum'è un solidu à alta temperatura, cusì i prucessi di trasfurmazioni cum'è u revestimentu, spraying è dipping deve esse realizatu à alta temperatura. . Altrimenti, a suluzione scenderà facilmente, risultatu in a furmazione di materiale di film non uniforme, chì influenzerà a qualità è u rendiment di u pruduttu. Una tale operazione di alta temperatura aumenta u coefficient di difficultà di u funziunamentu, risultatu in un altu cunsumu d'energia di produzzione è un altu costu di produzzione.

1.2.3 Hydroxypropyl amido gel friddu

L'amido hè un compostu polimeru naturali sintetizatu da a fotosintesi di e piante in l'ambienti naturali. I so polisaccaridi custituenti sò generalmente almacenati in e sementi è i tuberi di e piante in forma di granuli cù proteini, fibri, olii, zuccheri è minerali. o in a radica [222]. L'amido ùn hè micca solu a fonte principale di energia per e persone, ma ancu una materia prima industriale impurtante. A causa di a so fonte larga, prezzu bassu, verde, naturali è rinnuvevule, hè stata largamente utilizata in l'industria alimentaria è di a medicina, a fermentazione, a fabricazione di carta, l'industria tessili è di petroliu [223].

1.2.3.1 Amidu è i so derivati

L'amido hè un altu polimeru naturali chì a so unità strutturale hè l'unità α-D-anhydroglucose. Diversi unità sò cunnessi da ligami glycosidic, è a so formula molecular hè (C6H10O5) n. Una parte di a catena molekulari in granuli di amido hè cunnessa da ligami α-1,4 glycosidic, chì hè amilosa lineare; una altra parte di a catena moleculare hè cunnessa da ligami α-1,6 glycosidic nantu à questa basa, chì hè l'amilopectina ramificata [224]. In i granuli di amido, ci sò regioni cristalline in quale e molécule sò disposti in un arrangementu ordinatu è e regioni amorfi in quale e molécule sò disposti disordine. cumpusizioni parti. Ùn ci hè micca un cunfini chjaru trà a regione cristallina è a regione amorfa, è e molécule di amilopectina ponu passà per parechje regioni cristalline è regioni amorfi. Basatu nantu à a natura naturali di a sintesi di l'amidu, a struttura di polisaccaridi in l'amidu varieghja cù spezie vegetali è siti di fonte [225].

Ancu l'amidu hè diventatu una di e materie prime impurtanti per a produzzione industriale per via di a so fonte larga è di e proprietà rinnuvevuli, l'amidu nativu hà generalmente svantaghji cum'è una scarsa solubilità in acqua è proprietà di filmazione, capacità emulsionanti è gelificanti bassu, è stabilità insufficiente. Per allargà a so gamma d'applicazioni, l'amidu hè generalmente modificatu fisicochimicu per adattà à e diverse esigenze d'applicazione [38, 114]. Ci sò trè gruppi idrossilici liberi in ogni unità strutturale di glucose in molécule di amido. Questi gruppi idrossilici sò assai attivi è dotate di l'amidu cù proprietà simili à i polioli, chì furniscenu a pussibilità per a reazione di denaturazione di l'amidu.

Dopu a mudificazione, alcune proprietà di l'amidu nativu sò state migliurate in larga misura, superendu i difetti di usu di l'amidu nativu, cusì l'amidu mudificatu ghjoca un rolu pivotale in l'industria attuale [226]. L'amidu ossidatu hè unu di l'amidi mudificati più utilizati cù tecnulugia relativamente matura. Comparatu cù l'amidu nativu, l'amidu oxidatu hè più faciule da gelatinizà. Vantaghji di alta aderenza. L'amidu esterificatu hè un derivatu di l'amidu furmatu da l'esterificazione di gruppi idrossilici in molécule di amido. Un gradu assai bassu di sustituzione pò cambià significativamente e proprietà di u amidu nativu. A trasparenza è e proprietà di filmazione di a pasta di amido sò ovviamente migliurate. L'amido eterificato hè a reazione di eterificazione di i gruppi idrossilici in molécule di amido per generà etere di poliamido, è a so retrogradazione hè debilitata. Sottu à e cundizioni forti alkaline chì l'amidu oxidatu è l'amidu esterificatu ùn ponu micca esse usatu, u ligame etereu pò ancu esse relativamente stabile. incline à l'idrolisi. L'amidu mudificatu à l'acidu, l'amidu hè trattatu cù l'acidu per aumentà u cuntenutu di amilosa, risultatu in una retrogradazione rinfurzata è a pasta di amido. Hè relativamente trasparente è forma un gel solidu dopu à rinfriscà [114].

1.2.3.2 Struttura di amido idrossipropile

L'amido idrossipropilicu (HPS), chì a so struttura moleculare hè mostrata in Figure 1-4, hè un etere di amido non ionicu, chì hè preparatu da a reazione di eterificazione di l'ossidu di propilenu cù l'amidu in cundizioni alkaline [223, 227, 228], è a so L'equazioni di reazzione chimica hè mostrata in Figura 1-6.

Durante a sintesi di HPS, in più di reagisce cù l'amidu per generà l'amido idrossipropilico, l'ossidu di propilenu pò ancu reagisce cù l'amido idrossipropilico generatu per generà catene laterali di poliossipropile. gradu di sustituzione. U gradu di sustituzione (DS) si riferisce à u numeru mediu di gruppi idrossilici sustituiti per gruppu glucosyl. A maiò parte di i gruppi di glucosyl di l'amidu cuntenenu 3 gruppi hydroxyl chì ponu esse rimpiazzati, cusì u massimu DS hè 3. U gradu molar di sustituzzioni (MS) si riferisce à a massa media di sustituenti per mole di gruppu glucosyl [223, 229]. E cundizioni di prucessu di a reazione di l'idrossipropilazione, a morfologia di granuli di amido, è u rapportu di amilosa à amilopectina in l'amido nativu affettanu a dimensione di a MS.

1.2.3.3 Pruprietà di l'amido idrossipropilicu

(1) Gelazione fredda di HPS

Per a pasta di amido HPS calda, in particulare u sistema cù un altu cuntenutu di amilosa, durante u prucessu di rinfrescante, i catene molecolari di l'amilosa in a pasta di amilosa si intreccianu l'una cù l'altra per formate una struttura di rete tridimensionale, è mostranu un cumpurtamentu solidu evidenti. Diventa un elastomeru, forma un gelu, è pò vultà à un statu di suluzione dopu à reheating, vale à dì, hà proprietà di gel friddu, è stu fenomenu di gel hà proprietà riversibili [228].

L'amilosa gelatinizzata hè continuamente avvolta per furmà una struttura elicoidale unica coaxial. L'esterno di queste singole strutture elicoidali è un gruppo idrofilo, e l'interno è una cavità idrofobica. À alta temperatura, HPS esiste in suluzione acquosa cum'è bobine aleatorie da quale alcuni segmenti elicoidali unichi si stendenu. Quandu a temperatura hè calata, i ligami di l'idrogenu trà HPS è l'acqua sò rotti, l'acqua strutturale hè persa, è i ligami di l'idrogenu trà e catene molecolari sò formati continuamente, finarmenti furmendu una struttura di gel di rete tridimensionale. A fase di riempimentu in a reta di gel di amido hè i granuli residuali di amido o frammenti dopu a gelatinizazione, è l'intrecciamentu di qualchì amilopectina cuntribuisce ancu à a furmazione di gel [230-232].

(2) Idrofilia di HPS

L'intruduzioni di gruppi idrossipropilici idrofili indebolisce a forza di i ligami d'idrogenu trà e molécule di amido, prumove u muvimentu di molécule di amidu o segmenti, è riduce a temperatura di fusione di i microcristalli di amido; a struttura di granuli di amido hè cambiatu, è a superficia di granuli di amido hè ruvida Cum'è a temperatura aumenta, apparenu alcuni cracke o buchi, cusì chì e molécule d'acqua ponu facilmente entre in l'internu di i granuli di amidu, facendu chì l'amidu sia più faciule per gonfià è gelatinize. cusì a temperatura di gelatinizazione di l'amidu diminuisce. Quandu u gradu di sustituzione aumenta, a temperatura di gelatinizazione di l'amido idrossipropilicu diminuite, è infine pò swell in acqua fridda. Dopu à l'idrossipropilazione, a fluidità, a stabilità à a bassa temperatura, a trasparenza, a solubilità è e proprietà di filmazione di i pasti di amido sò stati migliurati [233-235].

(3) Stabilità di HPS

L'HPS hè un etere di amido non ionicu cù alta stabilità. Durante e reazzione chimica, cum'è l'idrolisi, l'ossidazione è a reticulazione, u ligame di l'etere ùn serà micca rottu è i sustituenti ùn cascà micca. Per quessa, e proprietà di HPS sò relativamente menu affettati da l'elettroliti è u pH, assicurendu chì pò esse usatu in una larga gamma di pH acid-base [236-238].

1.2.3.4 Applicazione di HPS in u campu di l'alimentariu è a medicina

L'HPS hè micca tossicu è senza gustu, cù una bona prestazione di digestioni è una viscosità di idrolizatu relativamente bassa. Hè ricunnisciutu com'è un amidu mudificatu comestible sicuru in casa è à l'esteru. Dapoi l'anni 1950, i Stati Uniti appruvavanu l'amido idrossipropilicu per l'usu direttu in l'alimentariu [223, 229, 238]. L'HPS hè un amidu mudificatu largamente utilizatu in u campu di l'alimentariu, principarmenti utilizatu com'è agente addensante, agente di sospensione è stabilizzante.

Pò esse usatu in l'alimenti di cunvenzione è l'alimenti congelati, cum'è e bevande, gelati è marmellate; pò rimpiazzà parzialmente gomme comestibili d'altu prezzu cum'è a gelatina; pò esse fattu in film comestible è utilizatu cum'è rivestimenti alimentari è imballaggi [229, 236].

L'HPS hè comunmente utilizatu in u campu di a medicina cum'è riempitivi, leganti per i culturi medicinali, disintegranti per pasticchi, materiali per capsule molli è dure farmaceutiche, rivestimenti di droga, agenti anti-condensazione per globuli rossi artificiali è addensanti di plasma, etc. [239] .

1.3 Polimer Compounding

I materiali polimeri sò largamente usati in tutti l'aspetti di a vita è sò materiali indispensabili è impurtanti. U sviluppu cuntinuu di a scienza è a tecnulugia rende i bisogni di e persone di più in più diverse, è hè generalmente difficiule per i materiali polimerici monocomponenti per risponde à e diverse esigenze di applicazione di l'esseri umani. Cumminendu dui o più polimeri hè u metudu più ecunomicu è efficau per ottene materiali polimeri cù prezzu bassu, prestazioni eccellenti, trasfurmazioni convenienti è larga applicazione, chì hà attiratu l'attenzione di parechji circadori è hè stata pagata più è più attente [240-242] .

1.3.1 U scopu è u metudu di cumpunimentu di polimeru

U scopu principale di cumpunimentu di polimeru: (l) Per ottimisà e proprietà cumpleta di i materiali. Diversi polimeri sò cumposti, cusì chì u compostu finali mantene e proprietà eccellenti di una sola macromolecula, ampara da i punti di forza di l'altri è cumplementa i so punti debbuli, è ottimisà e proprietà cumpletu di i materiali polimeri. (2) Reduce u costu materiale. Certi materiali polimeri anu proprietà eccellenti, ma sò caru. Per quessa, ponu esse cumposti cù altri polimeri di prezzu per riduce i costi senza affettà l'usu. (3) Improve proprietà di trasfurmazioni di materiale. Certi materiali anu proprietà eccellenti ma sò difficiuli di processà, è altri polimeri adattati ponu esse aghjuntu per migliurà e so proprietà di trasfurmazioni. (4) Per rinfurzà una certa pruprietà di u materiale. Per migliurà a prestazione di u materiale in un aspettu specificu, un altru polimeru hè utilizatu per mudificà. (5) Sviluppà novi funzioni di materiali.

I metudi di cumpunimentu di polimeru cumuni: (l) Composizione di fusione. Sutta l'azzione di cisura di l'equipaggiu di cumpunimentu, i polimeri differenti sò riscaldati à sopra à a temperatura di u flussu viscosu per a cumpusizioni, è poi rinfriscati è granulati dopu a cumpusizioni. (2) Soluzione di ricustituzione. I dui cumpunenti sò mischiati è mischiati cù un solvente cumuni, o e diverse suluzioni polimeru dissolute sò agitati in modu uniforme, è dopu u solvente hè eliminatu per ottene un compostu polimeru. (3) Emulsioni cumposti. Dopu avè agitatu è mischjà emulsioni di polimeru differenti di u listessu tipu d'emulsionante, un coagulante hè aghjuntu per co-precipità u polimeru per ottene un compostu polimeru. (4) Copolimerizazione è cumpunimentu. Cumpresu a copolimerizazione innestu, a copolimerizazione in bloccu è a copolimerizazione reattiva, u prucessu di cumpunimentu hè accumpagnatu da una reazione chimica. (5) Rete interpenetrante [10].

1.3.2 Compounding of polysaccharides naturali

I polisaccaridi naturali sò una classa cumuni di materiali polimeri in natura, chì sò generalmente mudificati chimicamente è mostranu una varietà di proprietà eccellenti. Tuttavia, i materiali polisaccaridi unichi anu spessu certe limitazioni di rendiment, cusì diversi polisaccaridi sò spessu cumposti per ottene u scopu di cumplementà i vantaghji di rendiment di ogni cumpunente è espansione u scopu di l'applicazione. Dapoi l'anni 1980, a ricerca nantu à a cumpusizioni di diversi polisaccaridi naturali hà aumentatu sustancialmente [243]. A ricerca nantu à u sistema di compostu di polisaccaridi naturali in casa è in l'esteru si focalizeghja soprattuttu nantu à u sistema cumpostu di curdlan è non curdlan è u sistema cumpostu di dui tipi di polisaccharide non curd.

1.3.2.1 Classificazione di l'idrogeli di polisaccaridi naturali

I polisaccaridi naturali ponu esse divisi in curdlan è non curdlan secondu a so capacità di furmà geli. Certi polisaccaridi ponu formate gel per elli stessi, cusì sò chjamati curdlan, cum'è carrageenan, etc.; altri ùn anu micca proprietà gelificanti stessi, è sò chjamati polisaccaridi non curd, cum'è a gomma di xanthan.

L'idrogeli ponu esse ottenuti dissolvendu curdlan naturali in una suluzione aquosa. Basatu nantu à a termoreversibilità di u gel resultante è a dependenza di a temperatura di u so modulu, pò esse suddivisu in i seguenti quattru tipi diffirenti [244]:

(1) Cryogel, suluzione polysaccharide pò ottene solu gel à bassu temperatura, comu carrageenan.

(2) Gel indotta termicamente, suluzione di polisaccharide pò ottene solu gel à alta temperatura, cum'è glucomannan.

(3) A suluzione di polisaccaridi ùn pò micca solu ottene gel à a temperatura più bassa, ma ancu ottene gel à a temperatura più alta, ma presenta un statu di suluzione à a temperatura intermedia.

(4) A suluzione pò ottene solu gel à una certa temperatura in u mezu. Diversi curdlan naturali hà a so propria cuncentrazione critica (minimu), sopra à quale u gelu pò esse acquistatu. A cuncentrazione critica di u gel hè ligata à a durata cuntinuu di a catena moleculare di polisaccaridi; a forza di u gel hè assai affettata da a cuncentrazione è u pesu molekulari di a suluzione, è in generale, a forza di u gel aumenta cum'è a cuncentrazione aumenta [245].

1.3.2.2 Sistema cumpostu di curdlan è non curdlan

U cumpunimentu di non curdlan cù curdlan generalmente migliurà a forza di gel di polisaccaridi [246]. A cumpusizioni di gum konjac è carragenina aumenta a stabilità è l'elasticità di u gelu di a struttura di a rete di gel compostu, è migliurà significativamente a so forza di gel. Wei Yu et al. cumposti carrageenan è konjac gum, è discutitu a struttura di gel dopu à cumpusizioni. U studiu hà truvatu chì dopu à cumpunimentu di carrageenan è konjac gum, un effettu sinergicu hè statu pruduttu, è una struttura di rete duminata da carrageenan hè stata furmata, u konjac gum hè spargugliatu in questu, è a so reta di gel hè più densu di quellu di carrageenan puru [247]. Kohyama et al. studiatu u sistema cumpostu di carrageenan / konjac gum, è i risultati dimustratu chì cù l'aumentu cuntinuu di u pesu moleculare di konjac gum, u stress di rupture di u gel compostu cuntinuò à cresce; gum konjac cù diversi pesi molecolari dimustrava a furmazione di gel simili. temperatura. In questu sistema cumpostu, a furmazione di a rete di gel hè intrapresa da carragenina, è l'interazzione trà e duie molécule curdlani si traduce in a furmazione di regioni debuli incruciate [248]. Nishinari et al. studiatu u sistema di cumposti di gomma gellan / konjac gum, è i risultati dimustranu chì l'effettu di i cationi monovalenti nantu à u gelu cumpostu era più pronunzianu. Pò aumentà u modulu di u sistema è a temperatura di furmazione di gel. I cationi divalenti ponu prumove a furmazione di gels composti in una certa misura, ma quantità eccessivi pruvucanu a separazione di fasi è riduce u modulu di u sistema [246]. Breneer et al. hà studiatu a cumpusizioni di carragenina, gomma di carrube è gomma di konjac, è hà trovu chì carragenina, gomma di carrubini è gomma di konjac pò pruduce effetti sinergici, è u rapportu ottimale hè gomma di carrubini / carragenina 1: 5,5, gomma di konjac / carrageenan 1: 7. , è quandu i trè sò cumposti inseme, l'effettu sinergicu hè u listessu cum'è quellu di carrageenan / konjac gum, chì indica chì ùn ci hè micca un cumpunimentu speciale di i trè. interazzione [249].

1.3.2.2 Dui sistemi cumposti non curdlan

Dui polisaccaridi naturali chì ùn anu micca proprietà di gel ponu esibisce proprietà di gel per mezu di cumpunimentu, risultatu in prudutti di gel [250]. Cumminendu a gomma di carrube cù a gomma di xanthan produce un effettu sinergicu chì induce a furmazione di novi geli [251]. Un novu pruduttu di gel pò ancu esse ottenutu aghjunghjendu xanthan gum à konjac glucomannan per a cumpusizioni [252]. Wei Yanxia et al. studiatu e proprietà reologichi di u cumplessu di gum di carrube è xanthan gum. I risultati mostranu chì u compostu di gum di carrube è xanthan gum produce un effettu sinergicu. Quandu u rapportu di u voluminu cumpostu hè 4: 6, l'effettu sinergicu più forte [253]. Fitzsimons et al. glucomannan di konjac cumpostu cù gomma di xanthan à a temperatura di l'ambienti è sottu u riscaldamentu. I risultati anu dimustratu chì tutti i cumposti presentavanu proprietà di gel, chì riflettenu l'effettu sinergicu trà i dui. A temperatura di cumpunimentu è u statu strutturale di xanthan gum ùn anu micca affettatu l'interazzione trà i dui [254]. Guo Shoujun è altri anu studiatu a mistura originale di gomma di fagioli di feci di porcu è gomma di xanthan, è i risultati anu dimustratu chì a gomma di fagioli di feces di porcu è a gomma di xanthan anu un forte effettu sinergicu. U rapportu di cumpunimentu ottimali di a gomma di fagioli di feci di porcu è l'adesivu di gomma di xanthane hè 6/4 (w / w). Hè 102 volte quella di a solu suluzione di gomma di soia, è u gelu hè furmatu quandu a cuncentrazione di gomma cumposta righjunghji 0,4%. L'adesivu cumpostu hà una viscosità alta, una bona stabilità è proprietà reologiche, è hè un eccellente cibo-gum [255].

1.3.3 Compatibilità di cumposti polimeru

A cumpatibilità, da un puntu di vista termodinamicu, si riferisce à ottene una cumpatibilità à livellu moleculare, cunnisciuta ancu cum'è solubilità mutuale. Sicondu a teoria di u mudellu Flory-Huggins, u cambiamentu di l'energia libera di u sistema di compostu polimeru durante u prucessu di cumpunimentu cunforma à a formula di energia libera di Gibbs:

△���=△���—T△ S (1-1)

À mezu à elli, △���hè l'energia libera cumplessa, △���hè u calore cumplessu, hè l'entropia cumplessa; hè a temperatura assoluta; u sistema cumplessu hè un sistema compatible solu quandu l'energia libera cambia △���durante u prucessu cumplessu [256].

U cuncettu di miscibilità nasce da u fattu chì assai pochi sistemi ponu ottene una cumpatibilità termodinamica. A miscibilità si riferisce à a capacità di e diverse cumpunenti per furmà cumplessi homogenei, è u criteriu cumunimenti utilizatu hè chì i cumplessi presentanu un unicu puntu di transizione di vetru.

Differenti da a cumpatibilità termodinamica, a cumpatibilità generalizata si riferisce à l'abilità di ogni cumpunente in u sistema compostu per allughjà l'altri, chì hè pruposta da un puntu di vista praticu [257].

Basatu nantu à a cumpatibilità generalizata, i sistemi di compostu di polimeru ponu esse divisi in sistemi cumpletamente cumpatibili, parzialmente cumpatibili è completamente incompatibili. Un sistema cumplettamente compatible significa chì u compostu hè termodinamicamente miscible à u livellu molekulari; un sistema parzialmente compatible significa chì u compostu hè cumpatibile in una certa temperatura o cumpusizioni; un sistema cumplettamente incompatibile significa chì u compostu hè miscibilità Molecular-livellu ùn pò esse rializatu à ogni temperatura o cumpusizioni.

A causa di certe differenzi strutturali è l'entropia conformazionale trà i diversi polimeri, a maiò parte di i sistemi cumplessi di polimeri sò parzialmente cumpatibili o incompatibili [11, 12]. Sicondu a separazione di fasi di u sistema cumpostu è u livellu di mischju, a cumpatibilità di u sistema parzialmente cumpatibile varierà ancu assai [11]. E proprietà macroscòpiche di i composti polimeri sò strettamente ligati à a so morfologia microscòpica interna è à e proprietà fisiche è chimiche di ogni cumpunente. 240], cusì hè di grande significatu per studià a morfologia microscòpica è a cumpatibilità di u sistema cumpostu.

Metodi di ricerca è caratterizazioni per a cumpatibilità di i composti binari:

(1) Température de transition vitreuse T���metudu di paragone. Paragunendu u T���di u cumpostu cù u T���di i so cumpunenti, se solu un T���appare in u compostu, u sistema cumpostu hè un sistema compatible; s'ellu ci sò dui T���, è i dui T���pusizioni di u cumpostu sò in i dui gruppi U mezu di i punti T���indica chì u sistema cumpostu hè un sistema parzialmente compatible; s'ellu ci sò dui T���, è sò situati à e pusizioni di i dui cumpunenti T���, indica chì u sistema cumpostu hè un sistema incompatibile.

T���I strumenti di prova spessu usati in u metudu di paragone sò l'analizzatore termomeccanicu dinamicu (DMA) è u calorimetru di scanning differenziale (DSC). Stu metudu pò ghjudicà rapidamente a cumpatibilità di u sistema cumpostu, ma se u T���di i dui cumpunenti hè simile, una sola T���appariscerà ancu dopu à cumpusizioni, cusì stu metudu hà certe carenze [10].

(2) Metudu d'osservazione morfologica. Prima, osservate a morfologia macroscòpica di u compostu. Se u compostu hà una separazione di fasi evidenti, pò esse ghjudicatu preliminarmente chì u sistema compostu hè un sistema incompatibile. Siconda, a morfologia microscòpica è a struttura di fasi di u compostu sò osservati da u microscopiu. I dui cumpunenti chì sò cumplettamente cumpatibili formanu un statu homogeneu. Dunque, u compostu cù una bona cumpatibilità pò osservà a distribuzione di fasi uniformi è a dimensione di particella di fasi disperse. è interfaccia sfocata.

I strumenti di prova spessu usati in u metudu di osservazione di topografia sò u microscopiu otticu è u microscopiu elettronicu à scanning (SEM). U metudu di osservazione di a topografia pò esse usatu cum'è un metudu ausiliariu in cumminazione cù altri metudi di carattarizazione.

(3) Metudu di trasparenza. In un sistema compostu parzialmente cumpatibile, i dui cumpunenti ponu esse cumpatibili in una certa temperatura è a cumpusizioni, è a separazione di fasi si farà fora di questu intervallu. In u prucessu di a trasfurmazioni di u sistema cumpostu da un sistema homogeneu à un sistema di dui fasi, a so trasmittanza di u lume cambierà, perchè a so cumpatibilità pò esse studiata studiendu a trasparenza di u compostu.

Stu metudu pò esse usatu solu cum'è un metudu ausiliariu, perchè quandu l'indici di rifrazione di i dui polimeri sò listessi, u compostu ottenutu cumpunendu i dui polimeri incompatibili hè ancu trasparente.

(4) Metudu reologicu. In stu metudu, u cambiamentu bruscu di i paràmetri viscoelastici di u compostu hè usatu cum'è u signu di siparazione di fasi, per esempiu, u cambiamentu bruscu di a curva di viscosità-temperatura hè utilizatu per marcà a siparazione di fasi, è u cambiamentu subitu di l'apparente. curve di sforzu-temperatura di tagliolu hè usata cum'è u segnu di a separazione di fasi. U sistema di cumpunimentu senza separazione di fasi dopu à cumpunimentu hà una bona cumpatibilità, è quelli cù a separazione di fasi sò sistema incompatibile o parzialmente compatible [258].

(5) Metudu di curva di Han. A curva di Han hè lg���'(���) lg G”, se a curva di Han di u sistema cumpostu ùn hà micca dipendenza di a temperatura, è a curva di Han à diverse temperature forma una curva principale, u sistema cumpostu hè cumpatibile; se u sistema cumpostu hè cumpatibile A curva di Han hè dipendente da a temperatura. Se a curva di Han hè siparata l'una di l'altru à e diverse temperature è ùn pò micca formate una curva principale, u sistema cumpostu hè incompatibile o parzialmente cumpatibile. Dunque, a cumpatibilità di u sistema cumpostu pò esse ghjudicatu secondu a siparazione di a curva di Han.

(6) Metudu di viscosità di suluzione. Stu metudu usa u cambiamentu di viscosità di suluzione per caratterizà a cumpatibilità di u sistema compostu. Sottu diverse concentrazioni di suluzione, a viscosità di u compostu hè tracciata contr'à a cumpusizioni. S'ellu hè una relazione lineale, significa chì u sistema cumpostu hè cumplettamente compatible; s'ellu hè una relazione non-linear, significa chì u sistema cumpostu hè parzialmente compatible; s'ellu hè una curva in forma di S, allora mostra chì u sistema cumpostu hè cumplettamente incompatibile [10].

(7) Spettroscopia infrared. Dopu chì i dui polimeri sò cumposti, se a cumpatibilità hè bona, ci saranu interazzione cum'è i ligami di l'idrogenu, è e pusizioni di banda di i gruppi caratteristici nantu à u spettru infrarossu di ogni gruppu nantu à a catena di polimeru cambianu. L'offset di i bandi di u gruppu caratteristiche di u cumplessu è ogni cumpunente pò ghjudicà a cumpatibilità di u sistema cumplessu.

Inoltre, a cumpatibilità di i cumplessi pò ancu esse studiata da l'analizzatori termogravimetrici, a diffrazione di raghji X, a scatterazione di raghji X à l'angulu chjucu, a scattering di luce, a scattering di l'elettroni di neutroni, a resonanza magnetica nucleare è e tecniche ultrasoniche [10].

1.3.4 Prugressu di ricerca di l'idrossipropilmetilcellulose / hydroxypropyl amido cumpostu

1.3.4.1 Compounding of hydroxypropyl methylcellulose è altre sustanzi

I cumposti di HPMC è altre sustanzi sò principalmente usati in sistemi di liberazione cuntrullati da droghe è materiali di imballaggio di film comestibili o degradabili. In l'applicazione di liberazione cuntrullata da droghe, i polimeri spessu cumposti cù HPMC includenu polimeri sintetici cum'è l'alcool polivinilico (PVA), u copolimeru di l'acidu latticu-acidu glicolicu (PLGA) è u policaprolactone (PCL), è ancu di proteine, polimeri naturali cum'è polisaccaridi. Abdel-Zaher et al. hà studiatu a cumpusizioni strutturali, a stabilità termale è a so relazione cù u rendiment di i cumposti HPMC / PVA, è i risultati dimustranu chì ci hè una certa miscibilità in a presenza di i dui polimeri [259]. Zabihi et al. hà utilizatu u cumplessu HPMC / PLGA per preparà microcapsule per a liberazione cuntrullata è sustinuta di l'insulina, chì pò ottene una liberazione sustinuta in u stomacu è l'intestinu [260]. Javed et al. cumposti HPMC idrofili è PCL idrofobichi è utilizati complessi HPMC / PCL cum'è materiali di microcapsule per a liberazione cuntrullata è sustinuta di droga, chì puderia esse liberata in diverse parti di u corpu umanu aghjustendu u rapportu di cumpusizioni [261]. Ding et al. hà studiatu e proprietà reologiche cum'è a viscosità, a viscoelasticità dinamica, a ricuperazione di creep, è a tixotropia di i complessi HPMC / collagene utilizati in u campu di a liberazione cuntrullata di droghe, furnisce una guida teorica per l'applicazioni industriali [262]. Arthanari, Cai è Rai et al. [263-265] I cumplessi di HPMC è polisaccharidi cum'è chitosan, xanthan gum è alginate di sodiu sò stati applicati in u prucessu di vaccina è liberazione sustinuta di droga, è i risultati dimustranu un effettu di liberazione di droga cuntrullabile [263-265].

In u sviluppu di materiali di imballaggio di film comestibili o degradabili, i polimeri spessu cumposti cù HPMC sò principalmente polimeri naturali cum'è lipidi, proteini è polisaccaridi. Karaca, Fagundes è Contreras-Oliva et al. preparatu membrani cumposti comestible cù HPMC / complexi lipidi, è l'utilizanu in a preservazione di prugne, tomates cherry è agrumi, rispettivamente. I risultati anu dimustratu chì i membrani HPMC/lipidi cumplessi avianu un bonu effettu antibacterial di a conservazione fresca [266-268]. Shetty, Rubilar, è Ding et al. hà studiatu e proprietà meccaniche, a stabilità termica, a microstruttura è l'interazzione trà i cumpunenti di filmi composti comestibili preparati da HPMC, proteina di seta, isolate di proteina di siero è collagene, rispettivamente [269-271]. Esteghlal et al. hà formulatu HPMC cù gelatina per preparà film comestibili per l'usu in materiali di imballaggio bio-based [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata è Ortega-Toro et al. preparatu HPMC / chitosan HPMC / xyloglucan, HPMC / ethyl cellulosa è HPMC / amido commestible films cumposti, rispittivamenti, è studiatu a so stabilità termichi, pruprietà miccanicu, microstruttura è proprietà antibacterial [139, 272-274]. U compostu HPMC / PLA pò ancu esse usatu cum'è materiale di imballaggio per i prudutti alimentari, generalmente per estrusione [275].

In u sviluppu di materiali di imballaggio di film comestibili o degradabili, i polimeri spessu cumposti cù HPMC sò principalmente polimeri naturali cum'è lipidi, proteini è polisaccaridi. Karaca, Fagundes è Contreras-Oliva et al. preparatu membrani cumposti comestible cù HPMC / complexi lipidi, è l'utilizanu in a preservazione di prugne, tomates cherry è agrumi, rispettivamente. I risultati anu dimustratu chì i membrani HPMC/lipidi cumplessi avianu un bonu effettu antibacterial di a conservazione fresca [266-268]. Shetty, Rubilar, è Ding et al. hà studiatu e proprietà meccaniche, a stabilità termica, a microstruttura è l'interazzione trà i cumpunenti di filmi composti comestibili preparati da HPMC, proteina di seta, isolate di proteina di siero è collagene, rispettivamente [269-271]. Esteghlal et al. hà formulatu HPMC cù gelatina per preparà film comestibili per l'usu in materiali di imballaggio bio-based [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata è Ortega-Toro et al. preparatu HPMC / chitosan HPMC / xyloglucan, HPMC / ethyl cellulosa è HPMC / amido commestible films cumposti, rispittivamenti, è studiatu a so stabilità termichi, pruprietà miccanicu, microstruttura è proprietà antibacterial [139, 272-274]. U compostu HPMC / PLA pò ancu esse usatu cum'è materiale di imballaggio per i prudutti alimentari, generalmente per estrusione [275].

1.3.4.2 Cumposti di amidu è altri sustanzi

A ricerca nantu à a cumpusizioni di l'amidu è di l'altri sustanzi inizialmente cuncintrau nantu à diverse sustanzi di poliester alifaticu idrofobi, cumpresu l'acidu polilatticu (PLA), polycaprolactone (PCL), l'acidu polibutene succinic (PBSA), etc. 276]. Muller et al. hà studiatu a struttura è e pruprietà di i cumposti di amidu / PLA è l'interazzione trà i dui, è i risultati anu dimustratu chì l'interazzione trà i dui era debule è e proprietà meccaniche di i cumposti eranu poveri [277]. Correa, Komur è Diaz-Gomez et al. studiatu i pruprietà miccanica, proprietà rheological, proprietà di gel è cumpatibulità di i dui cumpunenti di cumplessi amidu / PCL, chì sò stati appiicati à u sviluppu di materiali biodegradable, Biomedical Materials è Tissue Engineering Scaffolding Materials [278-280]. Ohkika et al. hà trovu chì u mischju di cornstarch è PBSA hè assai promettente. Quandu u cuntenutu di amido hè 5-30%, l'aumentu di u cuntenutu di granuli di amido pò aumentà u modulu è riduce a tensione di tensione è l'allungamentu à a rottura [281,282]. U poliestere alifaticu idrofobicu hè termodinamicamente incompatibile cù l'amidu idrofilu, è parechji cumpatibili è additivi sò generalmente aghjuntu per migliurà l'interfaccia di fasi trà l'amidu è u poliester. Szadkowska, Ferri, and Li et al. hà studiatu l'effetti di i plastificanti basati in silanol, l'oliu di lino di l'anidride maleica è i derivati ​​di l'oliu vegetale funzionalizatu nantu à a struttura è e proprietà di i cumplessi di amidu / PLA, rispettivamente [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. hà utilizatu l'acidu citricu è u diisocyanate difenilmethane per cumpatibilizzà l'amido / compostu PCL è u compostu di amido / PBSA, rispettivamente, per migliurà e proprietà di materiale è a stabilità [286, 287].

Nta l'ultimi anni, più è più ricerche sò state fatte nantu à a cumpusizioni di amidu cù polimeri naturali cum'è proteini, polisaccaridi è lipidi. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen è Zhang et al anu studiatu e proprietà fisicochimiche di amidu / zeina, amidu / proteina di siero di latte è cumplessi di amidu / gelatina, rispettivamente, è i risultati tutti ottennu boni risultati, chì ponu esse appiicati à biomateriali alimentari è capsule [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon è Ren et al. hà studiatu a trasmittanza di luce, proprietà meccaniche, proprietà antibacteriale è cuncentrazione di chitosan di film cumposti di amidu / chitosan, rispettivamente, è aghjunghjenu estratti naturali, polifenoli di tè è altri agenti antibacterial naturali per migliurà l'effettu antibacterial di u film compositu. I risultati di a ricerca mostranu chì a film compostu di amido / chitosan hà un grande putenziale in l'imballa attiva di l'alimentariu è a medicina [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis, è Zhang et al. hà studiatu e proprietà di nanocristalli di amido / cellulosa, amidu / carboxymethylcellulose, amidu / metilcellulosa, è film composti di amidu / hydroxypropylmethylcellulose, rispettivamente, è l'applicazioni principali in materiali di imballaggio commestibili / biodegradabili [293-295]. Dafe, Jumaidin è Lascombes et al. studiatu cumposti di gomma di amidu / cibo cum'è amidu / pectina, amidu / agar è amidu / carragenina, principarmenti utilizati in u campu di l'alimentari è l'imballaggi alimentari [296-298]. E proprietà fisicochimiche di l'oliu di tapioca / oliu di granu, cumplessi di amidu / lipidi sò stati studiati da Perez, De et al., Principalmente per guidà u prucessu di produzzione di l'alimenti estrusi [299, 300].

1.3.4.3 Compounding of hydroxypropyl methylcellulose è amidu

Attualmente, ùn sò micca assai studii nantu à u sistema cumpostu di l'HPMC è l'amidu in casa è in l'esteru, è a maiò parte di elli aghjunghjenu una piccula quantità di HPMC in a matrice di amido per migliurà u fenomenu di l'anziane di l'amido. Jimenez et al. utilizatu HPMC per riduce l'anziane di l'amidu nativu per migliurà a permeabilità di e membrane di amido. I risultati anu dimustratu chì l'aghjuntu di HPMC hà riduciutu l'anzianu di l'amidu è hà aumentatu a flessibilità di a membrana composta. A permeabilità di l'ossigenu di a membrana composta hè stata aumentata significativamente, ma u rendiment impermeable ùn hà micca. Quantu hè cambiatu [301]. Villacres, Basch et al. cumposti HPMC è amidu di tapioca à priparà i materiali di imballaggio di film composite HPMC/amido, è hà studiatu l'effettu plasticizing di glycerin nantu à u film compositu è ​​l'effetti di sorbate di potassiu è nisin nantu à e proprietà antibacteriale di u film composite. I risultati Mostra chì cù l'aumentu di u cuntenutu di HPMC, u modulu elasticu è a forza di tensione di u film compositu sò aumentati, l'allungamentu à a rottura hè diminuitu, è a permeabilità di u vapore d'acqua hà pocu effettu; sorbate di potassiu è nisin ponu migliurà a film compostu. L'effettu antibacterial di dui agenti antibacterial hè megliu quandu s'utilice inseme [112, 302]. Ortega-Toro et al. studiatu i pruprietà di HPMC/amido membrani cumposti hot-pressed, è hà studiatu l'effettu di l'acidu citricu nantu à e proprietà di membrane composite. I risultati anu dimustratu chì l'HPMC hè stata dispersa in a fase cuntinuu di l'amidu, è l'acidu citricu è l'HPMC anu un effettu nantu à l'anziane di l'amidu. à un certu gradu di inibizione [139]. Ayorinde et al. hà utilizatu HPMC / film compositu di amido per u revestimentu di amlodipina orale, è i risultati anu dimustratu chì u tempu di disintegrazione è a rata di liberazione di u film compostu eranu assai boni [303].

Zhao Ming et al. hà studiatu l'effettu di l'amidu nantu à a tarifa di retenzioni di l'acqua di i filmi HPMC, è i risultati anu dimustratu chì l'amidu è l'HPMC anu avutu un certu effettu sinergicu, chì hà risultatu in un incrementu generale di a tarifa di retenzioni d'acqua [304]. Zhang et al. studiatu e proprietà di film di u compostu HPMC / HPS è e proprietà reologiche di a suluzione. I risultati mostranu chì u sistema di compostu HPMC / HPS hà una certa cumpatibilità, u funziunamentu di a membrana composta hè bona, è e proprietà reologiche di HPS à HPMC hà un bonu effettu di equilibriu [305, 306]. Ci hè pocu studii nantu à u sistema di compostu HPMC / amido cù un altu cuntenutu di HPMC, è a maiò parte di elli sò in a ricerca di rendiment superficiale, è a ricerca teorica nantu à u sistema compostu hè relativamente mancante, in particulare u gel di HPMC / HPS cold-heat invertitu. - gel compositu in fase. I studii meccanichi sò sempre in un statu in biancu.

1.4 Reologia di i complexi polimeri

In u prucessu di trasfurmazioni di materiali polimeri, u flussu è a deformazione inevitabbilmente accade, è a reologia hè a scienza chì studia e leggi di flussu è deformazione di i materiali [307]. U flussu hè una pruprietà di materiali liquidi, mentri a deformazione hè una pruprietà di materiali solidi (cristallini). Un paragone generale di u flussu di liquidu è a deformazione solida hè a siguenti:

In l'applicazioni industriali pratiche di materiali polimeri, a so viscosità è a viscoelasticità determinanu a so prestazione di trasfurmazioni. In u prucessu di trasfurmazioni è di mudificazione, cù u cambiamentu di u tassu di cisura, a viscosità di i materiali polimeri pò avè una grande magnitude di parechji ordini di grandezza. Cambia [308]. Pruprietà reologica, cum'è a viscosità è u diluimentu di cisura, affettanu direttamente u cuntrollu di pumping, perfusion, dispersion and spraying durante a trasfurmazioni di materiali polimeri, è sò e proprietà più impurtanti di materiali polimeri.

1.4.1 Viscoelasticità di i polimeri

Sottu à a forza esterna, u liquidu polimeru ùn pò micca solu flussu, ma ancu mostra a deformazione, chì mostra un tipu di prestazione di "viscoelasticità", è a so essenza hè a coesistenza di "solidu-liquidu in dui fasi" [309]. In ogni casu, sta viscoelasticità ùn hè micca viscoelasticità lineale à picculi deformazioni, ma viscoelasticità non lineare induve u materiale mostra grandi deformazioni è stress prolongatu [310].

A suluzione aquosa di polisaccaridi naturali hè ancu chjamata hydrosol. In a suluzione diluta, i macromoleculi di polisaccaridi sò in forma di bobine separati l'una di l'altru. Quandu a cuncentrazione aumenta à un certu valore, e bobine macromoleculari interpenetrate è si sovrapponenu. U valore hè chjamatu cuncentrazione critica [311]. Sottu à a cuncentrazione critica, a viscosità di a suluzione hè relativamente bassu, è ùn hè micca affettata da a freccia di cisura, chì mostra u cumpurtamentu di u fluidu Newtonian; quandu a cuncintrazione critica hè ghjunta, e macromolecule chì si movenu urigginariamente in isolamentu cumincianu à s'intricate l'una cù l'altru, è a viscosità di a suluzione aumenta significativamente. cresce [312]; mentre chì quandu a cuncentrazione supera a cuncentrazione critica, si osserva un diluimentu di tagliola è a suluzione mostra un cumpurtamentu fluidu non newtoniano [245].

Certi hydrosols ponu furmà geli in certi cundizioni, è e so proprietà viscoelastiche sò generalmente carattarizatu da u modulu di almacenamento G', u modulu di perdita G" è a so dipendenza di freccia. U modulu di almacenamentu currisponde à l'elasticità di u sistema, mentri U modulu di perdita currisponde à a viscosità di u sistema [311]. In suluzioni diluite, ùn ci hè micca un intricatu trà e molécule, cusì in una larga gamma di frequenze, G′ hè assai più chjuca di G″, è hà dimustratu una forte dependenza di frequenza. Siccomu G′ è G″ sò proporzionali à a frequenza ω è à a so quadratica, rispettivamente, quandu a frequenza hè più alta, G′ > G″. Quandu a cuncentrazione hè più altu ch'è a cuncentrazione critica, G′ è G″ anu sempre a dipendenza di a frequenza. Quandu a frequenza hè più bassa, G′ < G″, è a frequenza aumenta gradualmente, i dui attraverseranu, è s'inverteranu à G′> in a regione di alta frequenza G".

U puntu criticu à quale un idrosol di polisaccaridi naturali si trasforma in un gelu hè chjamatu puntu di gel. Ci hè parechje definizioni di u puntu di gel, è u più cumunimenti utilizatu hè a definizione di viscoelasticità dinamica in reologia. Quandu u modulu di almacenamiento G′ di u sistema hè uguale à u modulu di perdita G″, hè u puntu di gel, è G′ > G″ Formazione di gel [312, 313].

Certi molécule di polisaccaridi naturali formanu associazioni debuli, è a so struttura di gel hè facilmente distrutta, è G' hè un pocu più grande di G ", chì mostra una dependenza di freccia più bassa; mentre chì certi molécule di polisaccaridi naturali ponu formate regioni stabili di reticulazione, chì A struttura di gel hè più forte, G′ hè assai più grande di G″, è ùn hà micca dipendenza di frequenza [311].

1.4.2 Cumportamentu reologicu di i complexi polimeri

Per un sistema di compostu di polimeru cumplettamente cumpatibile, u compostu hè un sistema homogeneu, è a so viscoelasticità hè generalmente a summa di e proprietà di un polimeru unicu, è a so viscoelasticità pò esse discritta da regule empiriche simplici [314]. A pratica hà dimustratu chì u sistema homogeneu ùn hè micca favurevule à a migliurà di e so proprietà meccaniche. À u cuntrariu, certi sistemi cumplessi cù strutture separate in fasi anu un rendimentu eccellente [315].

A cumpatibilità di un sistema compostu parzialmente cumpatibile serà affettata da fatturi cum'è u rapportu di compostu di u sistema, a velocità di taglio, a temperatura è a struttura di i cumpunenti, chì mostra a cumpatibilità o a separazione di fasi, è a transizione da a cumpatibilità à a separazione di fasi hè inevitabbile. chì porta à cambiamenti significativi in ​​a viscoelasticità di u sistema [316, 317]. Nta l'ultimi anni, ci sò stati numerosi studii nantu à u cumpurtamentu viscoelasticu di sistemi cumplessi di polimeri parzialmente compatibili. A ricerca mostra chì u cumpurtamentu reologicu di u sistema cumpostu in a zona di cumpatibilità presenta e caratteristiche di u sistema homogeneu. In a zona di separazione di fasi, u cumpurtamentu reologicu hè cumplettamente sfarente da a zona homogeneia è estremamente cumplessu.

A capiscitura di e proprietà reologiche di u sistema di cumpunimentu in diverse cuncentrazioni, ratios di cumpunimentu, tassi di taglio, temperature, etc. hè di grande significatu per a selezzione curretta di a tecnulugia di trasfurmazioni, u disignu raziunale di formule, u cuntrollu strettu di a qualità di u produttu, è a riduzzione adatta di a produzzione. cunsumu d'energia. [309]. Per esempiu, per i materiali sensibili à a temperatura, a viscosità di u materiale pò esse cambiatu aghjustendu a temperatura. È migliurà u rendiment di trasfurmazioni; capisce a zona di diluzione di u materiale, selezziunà u tassu di tagliu adattatu per cuntrullà u rendiment di trasfurmazioni di u materiale, è migliurà l'efficienza di a produzzione.

1.4.3 Fattori chì affettanu e proprietà reologichi di u compostu

1.4.3.1 Cumpusizioni

E proprietà fisiche è chimiche è a struttura interna di u sistema compostu sò un riflessu cumpletu di i cuntributi cumminati di e proprietà di ogni cumpunente è l'interazzione trà i cumpunenti. Dunque, e proprietà fisiche è chimiche di ogni cumpunente stessu anu un rolu decisivu in u sistema cumpostu. U gradu di cumpatibilità trà i diversi polimeri varieghja largamente, alcuni sò assai cumpatibili, è certi sò quasi completamente incompatibili.

1.4.3.2 U rapportu di sistema cumpostu

A viscoelasticità è e proprietà meccaniche di u sistema di compostu polimeru cambianu significativamente cù u cambiamentu di u rapportu cumpostu. Questu hè chì u rapportu compostu determina a cuntribuzione di ogni cumpunente à u sistema cumpostu, è ancu affetta ogni cumpunente. interazione è distribuzione di fasi. Xie Yajie et al. studiatu chitosan / hydroxypropyl cellulosa è truvò chì a viscosità di u compostu aumentava significativamente cù l'aumentu di u cuntenutu di cellulosa hydroxypropyl [318]. Zhang Yayuan et al. studiatu u cumplessu di xanthan gum è corn starch è truvò chì quandu u rapportu di xanthan gum era 10%, u coefficient di coerenza, u stress di rendiment è l'indice fluidu di u sistema cumplessu anu aumentatu significativamente. Ovviamente [319].

1.4.3.3 Velocità di taglio

A maiò parte di i liquidi polimeri sò fluidi pseudoplastici, chì ùn sò micca conformi à a lege di u flussu di Newton. A caratteristica principale hè chì a viscosità hè basicamente invariata sottu un cisellu bassu, è a viscosità diminuisce drasticamente cù l'aumentu di a velocità di cisura [308, 320]. A curva di flussu di u liquidu polimeru pò esse divisa in trè regioni: a regione newtoniana di bassa cisura, a regione di diluzione di taglio è a regione di stabilità di taglio elevata. Quandu u tassu di cisura tende à cero, u stress è a tensione diventanu lineari, è u cumpurtamentu di u flussu di u liquidu hè simile à quellu di un fluidu newtonianu. À questu tempu, a viscosità tende à un certu valore, chì hè chjamatu viscosità zero-shear η0. η0 riflette u tempu di rilassamentu massimu di u materiale è hè un parametru impurtante di materiali polimeri, chì hè in relazione cù u pesu moleculare mediu di u polimeru è l'energia di attivazione di u flussu viscoso. In a zona di shear thinning, a viscosità diminuisce gradualmente cù l'aumentu di a freccia di cisura, è si verifica u fenomenu di "shear thinning". Questa zona hè una zona di flussu tipica in u processu di materiali polimeri. Dans la région à haute stabilité de cisaillement, à mesure que la vitesse de cisaillement continue d'augmenter, la viscosité tend à une autre constante, la viscosité de cisaillement infinie η∞, mais cette région est généralement difficile à atteindre.

1.4.3.4 Temperature

A temperatura affetta direttamente l'intensità di u muvimentu termale aleatoriu di e molécule, chì ponu influenzà significativamente l'interazzione intermolecular cum'è a diffusione, l'orientazione di a catena moleculare è l'intricatu. In generale, durante u flussu di materiali polimeri, u muvimentu di catene moleculari hè realizatu in segmenti; cum'è a temperatura aumenta, u voluminu liberu aumenta, è a resistenza di flussu di i segmenti diminuite, cusì a viscosità diminuite. Tuttavia, per certi polimeri, cum'è a temperatura aumenta, l'associazione idrofobica si trova trà e catene, cusì a viscosità aumenta invece.

Diversi polimeri anu diversi gradi di sensibilità à a temperatura, è u stessu polimeru altu hà effetti diffirenti nantu à u funziunamentu di u so mecanismu in diversi intervalli di temperatura.

1.5 U significatu di a ricerca, u scopu di a ricerca è u cuntenutu di ricerca di stu tema

1.5.1 Impurtanza di ricerca

Ancu l'HPMC hè un materiale sicuru è comestible largamente utilizatu in u campu di l'alimentariu è a medicina, hà una bona proprietà di filmazione, dispersione, addensante è stabilizzante. A film HPMC hà ancu una bona trasparenza, proprietà di barriera d'oliu è proprietà meccaniche. Tuttavia, u so prezzu altu (circa 100 000/ton) limita a so larga applicazione, ancu in applicazioni farmaceutiche di valore più altu cum'è capsule. Inoltre, HPMC hè un gel inducendu termale, chì esiste in un statu di suluzione cù viscosità bassu à bassu temperatura, è pò furmà un gel viscosu cum'è solidu à alta temperatura, cusì prucessi di trasfurmazioni cum'è revestimentu, spraying è dipping must It hè purtatu. fora à alta temperatura, risultatu in un altu cunsumu d'energia di pruduzzioni è altu costu di pruduzzione. Pruprietà cum'è a viscosità più bassa è a forza di gel di HPMC à basse temperature riducenu a processabilità di HPMC in parechje applicazioni.

In cuntrastu, HPS hè un materiale comestible economicu (circa 20 000 / ton) chì hè ancu assai utilizatu in u campu di l'alimentariu è a medicina. U mutivu perchè HPMC hè cusì caru hè chì a cellulosa di materia prima utilizata per preparà HPMC hè più caru cà l'amidu di materia prima utilizatu per preparà HPS. Inoltre, HPMC hè ingratu cù dui sustituenti, hydroxypropyl è metoxy. In u risultatu, u prucessu di preparazione hè assai cumplicatu, cusì u prezzu di HPMC hè assai più altu ch'è quellu di HPS. Stu prughjettu spera di rimpiazzà alcuni di i HPMC caru cù HPS di prezzu bassu, è riduce u prezzu di u produttu nantu à a basa di mantene e funzioni simili.

Inoltre, HPS hè un gelu friddu, chì esiste in un statu di gel viscoelastic à bassa temperatura è forma una suluzione fluente à alta temperatura. Dunque, aghjunghje HPS à HPMC pò riduce a temperatura di u gelu di HPMC è aumentà a so viscosità à bassa temperatura. è a forza di gel, migliurà a so processabilità à bassa temperatura. Inoltre, a film comestible HPS hà boni proprietà di barriera di l'ossigenu, cusì aghjunghje HPS in HPMC pò migliurà e proprietà di barriera di l'ossigenu di a film comestible.

In riassuntu, a cumminazzioni di HPMC è HPS: Prima, hà un impurtante significatu teoricu. HPMC hè un gelu caldu, è HPS hè un gelu friddu. Cumpunendu i dui, ci hè in teoria un puntu di transizione trà i geli caldi è friddi. U stabilimentu di u sistema di compostu di gelu friddu è caldu HPMC / HPS è a so ricerca di u meccanismo pò furnisce un novu modu per a ricerca di stu tipu di sistema di compostu di gel in fase invertita fredda è calda, stabilitu una guida teorica. Siconda, pò riduce i costi di produzzione è migliurà i profitti di u produttu. Attraversu a cumminazzioni di HPS è HPMC, u costu di pruduzzione pò esse ridutta in termini di materia prima è cunsumu d'energia di produzzione, è u prufittu di u produttu pò esse assai migliuratu. In terzu, pò migliurà a prestazione di trasfurmazioni è espansione l'applicazione. L'aghjunzione di HPS pò aumentà a cuncentrazione è a forza di gel di HPMC à bassa temperatura, è migliurà a so prestazione di trasfurmazioni à bassa temperatura. Inoltre, u rendiment di u produttu pò esse migliuratu. Aghjunghjendu HPS per preparà u film compositu comestible di HPMC / HPS, e proprietà di barriera di l'ossigenu di a film comestible ponu esse migliurate.

A cumpatibilità di u sistema di compostu polimeru pò determinà direttamente a morfologia microscòpica è e proprietà cumpleta di u compostu, in particulare e proprietà meccaniche. Dunque, hè assai impurtante per studià a cumpatibilità di u sistema compostu HPMC / HPS. Sia HPMC sia HPS sò polisaccaridi idrofili cù a stessa unità strutturale-glucose è mudificate da u stessu gruppu funziunale idrossipropile, chì migliurà assai a cumpatibilità di u sistema compostu HPMC / HPS. Tuttavia, HPMC hè un gelu friddu è HPS hè un gel caldu, è u cumpurtamentu di u gel inversu di i dui porta à u fenomenu di separazione di fasi di u sistema compostu HPMC / HPS. In riassuntu, a morfologia di fasi è a transizione di fasi di u sistema compositu di gel HPMC / HPS friddu-caldu sò abbastanza cumplessi, cusì a cumpatibilità è a separazione di fasi di stu sistema seranu assai interessanti.

A struttura morfologica è u cumpurtamentu reologicu di i sistemi cumplessi di polimeri sò interrelati. Da una banda, u cumpurtamentu reologicu durante a trasfurmazioni avarà un grande impattu nantu à a struttura morfologica di u sistema; per d 'altra banda, u cumpurtamentu reologicu di u sistema pò riflette accurately i cambiamenti in a struttura morfologica di u sistema. Per quessa, hè di grande significazione per studià e proprietà reologiche di u sistema di compostu HPMC / HPS per guidà a pruduzzione, a trasfurmazioni è u cuntrollu di qualità.

E proprietà macroscòpiche cum'è a struttura morfologica, a cumpatibilità è a reologia di u sistema di compostu di gelu friddu è caldu HPMC/HPS sò dinamichi, è sò affettati da una seria di fatturi cum'è a cuncentrazione di suluzione, a ratio di cumpunimentu, a velocità di taglio è a temperatura. A relazione trà a struttura morfologica microscòpica è e proprietà macroscòpiche di u sistema compostu pò esse regulata cuntrullendu a struttura morfologica è a cumpatibilità di u sistema compostu.

1.5.2 Scopu di ricerca

U sistema di compostu di gel HPMC/HPS friddu è caldu hè statu custruitu, e so proprietà reologichi sò stati studiati, è l'effetti di a struttura fisica è chimica di i cumpunenti, a ratio di cumpunimentu è e cundizioni di trasfurmazioni nantu à e proprietà reologiche di u sistema sò state esplorate. U film compositu comestible di HPMC / HPS hè statu preparatu, è e proprietà macroscòpiche cum'è e proprietà meccaniche, a permeabilità di l'aria è e proprietà ottiche di a film sò state studiate, è i fatturi chì influenze è e lege sò stati esplorati. Studià sistematicamente a transizione di fasi, a cumpatibilità è a separazione di fasi di u sistema cumplessu di gel di fase inversa HPMC/HPS fredda è calda, scopre i so fattori influenzanti è i meccanismi, è stabilisce a relazione trà a struttura morfologica microscòpica è e proprietà macroscòpiche. A struttura morfologica è a cumpatibilità di u sistema compositu sò usati per cuntrullà e proprietà di materiali compositi.

1.5.3 Cuntinutu di ricerca

Per ottene u scopu di ricerca previstu, stu documentu farà a seguente ricerca:

(1) Custruite u sistema di compostu di gel HPMC/HPS friddu è caldu in fase inversa, è utilizate un reometru per studià e proprietà reologiche di a suluzione composta, in particulare l'effetti di a cuncentrazione, u rapportu di cumpunimentu è u tassu di tagliu nantu à a viscosità è l'indice di flussu di u sistema cumpostu. L'influenza è a lege di e proprietà reologiche cum'è a tixotropia è a tixotropia sò state investigate, è u mecanismu di furmazione di gel di compostu friddu è caldu hè statu esploratu preliminarmente.

(2) HPMC / HPS film compositu commestible hè stata preparata, è u microscopiu elettronicu di scanning hè stata utilizata per studià l'influenza di e proprietà inherenti di ogni cumpunente è a ratio di cumpusizioni nantu à a morfologia microscòpica di a film compostu; u tester di pruprietà meccanica hè stata utilizata per studià e proprietà inherenti di ogni cumpunente, a cumpusizioni di u film compositu L'influenza di u rapportu è l'umidità relativa ambientale nantu à e proprietà meccaniche di u film compostu; l'usu di u tester di trasmissione di l'ossigenu è u spettrofotometru UV-Vis per studià l'effetti di e proprietà intrinseche di i cumpunenti è u rapportu cumpostu nantu à e proprietà di trasmissione di l'ossigenu è di a luce di u film compositu A cumpatibilità è a separazione di fasi di u cold-HPMC / HPS. sistema compositu di gel inversa calda sò stati studiati da microscopia elettronica scanning, analisi termogravimetrica è analisi termomeccanica dinamica.

(3) A relazione trà a morfologia microscòpica è e proprietà meccaniche di u sistema compositu di gel inversu HPMC / HPMC hè stata stabilita. U film compositu comestible di HPMC / HPS hè statu preparatu, è l'influenza di a cuncentrazione di cumposti è a ratio di compostu nantu à a distribuzione di fasi è a transizione di fasa di a mostra hè stata studiata da u microscopiu otticu è u metudu di tintura di iodu; A regula di influenza di a cuncentrazione di cumposti è a ratio di compostu nantu à e proprietà meccaniche è e proprietà di trasmissione di luce di i campioni hè stata stabilita. Hè stata investigata a relazione trà a microstruttura è e proprietà meccaniche di u sistema compositu di gel inversu HPMC / HPMC fredu-caldu.

(4) Effetti di u gradu di sustituzione HPS nantu à e proprietà reologiche è e proprietà di gel di u sistema compositu di gel HPMC/HPS freddo-caldu in fase inversa. L'effetti di u gradu di sustituzione HPS, a freccia di taglio è a temperatura nantu à a viscosità è altre proprietà reologiche di u sistema cumpostu, è ancu u puntu di transizione di u gelu, a dependenza di a frequenza di modulu è altre proprietà di gel è e so lege sò stati studiati cù un reometru. A distribuzione di fasa dipendente da a temperatura è a transizione di fasa di i campioni sò stati studiati da a tintura di iodu, è u mecanismu di gelazione di u sistema di cumplessu di gel in fase inversa HPMC / HPMC hè statu descrittu.

(5) Effetti di a mudificazione di a struttura chimica di HPS nantu à e proprietà macroscòpiche è a cumpatibilità di u sistema compostu di gel in fase inversa di HPMC/HPS. U film compositu comestible di HPMC / HPS hè statu preparatu, è l'effettu di u gradu di sustituzione di l'idrossipropile HPS nantu à a struttura di cristalli è a struttura di u micro-dominiu di u film compositu hè statu studiatu da a tecnulugia di scattering di raghji X à a radiazione di synchrotron. A lege influenza di u gradu di sustituzione idrossipropile HPS nantu à e proprietà meccaniche di a membrana composta hè stata studiata da un tester di pruprietà meccanica; a lege influenza di u gradu di sustituzione HPS nantu à a permeabilità di l'ossigenu di a membrana composta hè stata studiata da un tester di permeabilità di l'ossigenu; l'HPS hydroxypropyl Influenza di u gradu di sustituzione di u gruppu nantu à a stabilità termica di i filmi compositi HPMC/HPS.

Capitulu 2 Studiu reologicu di u sistema compostu HPMC / HPS

I filmi comestibili basati in polimeri naturali ponu esse preparati da un metudu umitu relativamente simplice [321]. Prima, u polimeru hè dissolutu o dispersatu in a fase di liquidu per preparà un liquidu di forma di film comestible o suspensiu di filmu, è dopu cuncentrazione sguassate u solvente. Quì, u funziunamentu hè di solitu realizatu da seccu à una temperatura ligeramente più altu. Stu prucessu hè tipicamente utilizatu per pruduce filmi comestibili preimballati, o per rivestire u pruduttu direttamente cù una suluzione filmata per immersione, spazzola o spraying. U disignu di u processu di film comestible richiede l'acquistu di dati reologichi precisi di u liquidu filmatu, chì hè di grande significatu per u cuntrollu di qualità di u produttu di filmi di imballaggio comestible è rivestimenti [322].

HPMC hè un adesivu termale, chì forma un gel à alta temperatura è hè in un statu di suluzione à bassa temperatura. Sta pruprietà di gel termale rende a so viscosità à bassa temperatura assai bassu, chì ùn hè micca favurevule à i prucessi di produzzione specifichi cum'è dipping, brushing è dipping. funziunamentu, risultatu in una scarsa processability à basse temperature. In cuntrastu, HPS hè un gelu friddu, un statu di gel viscosu à bassa temperatura è una temperatura alta. Un statu di suluzione di bassa viscosità. Per quessa, à traversu a cumminazzioni di i dui, i pruprietà rheological di HPMC cum'è viscosità à bassu temperatura pò esse equilibratu à un certu puntu.

Stu capitulu si focalizeghja nantu à l'effetti di a cuncentrazione di a suluzione, u rapportu di cumpunimentu è a temperatura nantu à e proprietà reologiche cum'è a viscosità zero-shear, l'indice di flussu è a tixotropia di u sistema di compostu di gel inversu HPMC/HPS. A regula di l'aggiunta hè aduprata per discutiri preliminarmente a cumpatibilità di u sistema compostu.

2.2 Metudu spirimintali

2.2.1 Preparazione di suluzione composta HPMC / HPS

Prima pisà HPMC è HPS in polvere secca, è mischjà secondu a cuncentrazione di 15% (w / w) è diverse proporzioni di 10: 0, 7: 3, 5: 5, 3: 7, 0: 10; dopu aghjunghje 70 ° C in acqua C, agitate rapidamente per 30 min à 120 rpm / min per disperse sanu HPMC; poi calà a suluzione à sopra à 95 ° C, agite rapidamente per 1 h à a listessa velocità per gelatinize completamente HPS; A gelatinizazione hè cumpletata Dopu questu, a temperatura di a suluzione hè stata rapidamente ridutta à 70 ° C, è l'HPMC hè stata dissoluta cumplettamente agitando à una veloce veloce di 80 rpm / min per 40 min. (Tutti i w / w in questu articulu sò: massa di basa secca di mostra / massa di suluzione tutale).

2.2.2 Proprietà reologica di u sistema compostu HPMC / HPS

2.2.2.1 Principiu di l'analisi reologicu

U reometru rotativu hè dotatu di un paru di pinze parallele su è giù, è un flussu di cisura simplice pò esse realizatu attraversu u muvimentu relativo trà e pinze. U reometru pò esse pruvatu in u modu di passu, u modu di flussu è u modu d'oscillazione: in u modu di passu, u reometru pò applicà un stress transitori à a mostra, chì hè principarmenti utilizatu per pruvà a risposta caratteristica transitoria è u tempu stabile di a mostra. Valutazione è risposta viscoelastica cum'è rilassazione di stress, creep è ricuperazione; in modu di flussu, u rheometer pò applicà un stress lineale à a mostra, chì hè principalmente utilizata per pruvà a dipendenza di a viscosità di a mostra nantu à u tassu di cisura è a dipendenza di a viscosità à a temperatura è a tixotropia; in modu d'oscillazione, u reometru pò generà stress oscillante alternante sinusoidale, chì hè principalmente utilizatu per a determinazione di a regione viscoelastica lineale, a valutazione di a stabilità termica è a temperatura di gelazione di a mostra.

2.2.2.2 Metudu di prova di modu di flussu

Un attellu di platu parallelu cù un diametru di 40 mm hè stata utilizata, è u spaziu di u platu hè statu stabilitu à 0,5 mm.

1. A viscosità cambia cù u tempu. La température d'essai était de 25 °C, la vitesse de cisaillement était de 800 s-1, et le temps d'essai était de 2500 s.

2. A viscosità varieghja cù a freccia di taglio. Température d'essai 25 °C, taux de pré-cisaillement 800 s-1, temps de pré-cisaillement 1000 s; Velocità di taglio 10²-10³s.

La contrainte de cisaillement (τ ) et la vitesse de cisaillement (γ) suivent la loi de puissance d'Ostwald-de Waele :

̇τ=K.γ n (2-1)

où τ est la contrainte de cisaillement, Pa;

γ est la vitesse de cisaillement, s-1 ;

n hè l'indice di liquidità;

K hè u coefficient di viscosità, Pa·sn.

A relazione trà a viscosità (ŋ) de la solution polymère et la vitesse de cisaillement (γ) peuvent être ajustées par le module de carren :

À mezu à elli,ŋ0viscosità di taglio, Pa s;

ŋ∞hè a viscosità di taglio infinita, Pa s;

λ est le temps de relaxation, s;

n est l'indice d'amincissement de cisaillement;

3. Trè-stadi mètudu thixotropy test. A temperatura di prova hè di 25 °C, a. U stadiu stazionariu, u tassu di tagliu hè 1 s-1, è u tempu di prova hè 50 s; b. A tappa di tagliola, u tassu di tagliu hè 1000 s-1, è u tempu di prova hè 20 s; c. U prucessu di ricuperazione di a struttura, a velocità di cisura hè 1 s-1, è u tempu di prova hè 250 s.

In u prucessu di ricuperazione di a struttura, u gradu di ricuperazione di a struttura dopu un tempu di ricuperazione differenti hè spressione da a rata di ricuperazione di viscosità:

DSR = ŋt ⁄ ŋ╳100%

À mezu à elli,ŋt hè a viscosità à u tempu di ricuperazione strutturale ts, Pa s;

hŋhè a viscosità à a fine di a prima tappa, Pa s.

2.3 Risultati è discussione

2.3.1 L'effettu di u tempu di tagliu nantu à e proprietà reologichi di u sistema compostu

À un ritmu di cisura constante, a viscosità apparente pò mostrà tendenzi diffirenti cù u tempu di cisura crescente. A Figura 2-1 mostra una curva tipica di viscosità versus tempu in un sistema compostu HPMC / HPS. Pò esse vistu da a figura chì cù l'estensione di u tempu di cisura, a viscosità apparente diminuite continuamente. Quandu u tempu di cisura righjunghji circa 500 s, a viscosità righjunghji un statu stabile, chì indica chì a viscosità di u sistema cumpostu sottu a cisura d'alta veloce hà un certu valore. A dependenza di u tempu, vale à dì, a tixotropia si manifesta in un certu intervallu di tempu.

Per quessa, quandu si studia a lege di variazione di a viscosità di u sistema cumpostu cù u tassu di cisura, prima di a prova di cisura vera stazionaria, hè necessariu un certu periodu di pre-shearing à alta velocità per eliminà l'influenza di tixotropia nantu à u sistema di cumpostu. . Cusì, a lege di a variazione di viscosità cù a velocità di cisura cum'è un fattore unicu hè ottenuta. In questu esperimentu, a viscosità di tutti i campioni hà righjuntu un statu stabile prima di 1000 s à un altu ritmu di cisura di 800 1 / s cù u tempu, chì ùn hè micca tracciatu quì. Dunque, in u futuru disegnu sperimentale, a pre-shearing per 1000 s à una alta velocità di cisura di 800 1/s hè stata aduttata per eliminà l'effettu di tixotropia di tutti i campioni.

2.3.2 L'effettu di a cuncentrazione nantu à e proprietà reologichi di u sistema compostu

In generale, a viscosità di suluzione polimeru aumenta cù l'aumentu di a cuncentrazione di suluzione. A Figura 2-2 mostra l'effettu di a cuncentrazione nantu à a dependenza di u tassu di cisura di a viscosità di formulazioni HPMC / HPS. Da a figura, pudemu vede chì à u stessu ritmu di cisura, a viscosità di u sistema cumpostu aumenta gradualmente cù l'aumentu di a cuncentrazione di suluzione. A viscosità di e soluzioni di cumposti HPMC / HPS cù diverse cuncentrazioni diminuite gradualmente cù l'aumentu di a freccia di cisura, chì mostra un fenomenu evidenti di diluzione di cisura, chì indicava chì e soluzioni composte cù diverse concentrazioni appartenevanu à fluidi pseudoplastici. Tuttavia, a dependenza di u tassu di cisura di a viscosità hà dimustratu una tendenza sfarente cù u cambiamentu di cuncentrazione di suluzione. Quandu a cuncentrazione di a suluzione hè bassu, u fenomenu di diluzione di a cisura di a suluzione composta hè chjuca; cù l'aumentu di a cuncintrazione di a suluzione, u fenomenu di diluzione di tagliola di a suluzione composta hè più evidenti.

2.3.2.1 Effettu di cuncentrazione nantu à a viscosità di cisura zero di u sistema compostu

I curve di viscosità-shear rate di u sistema cumpostu à diverse cuncentrazioni sò stati adattati da u mudellu Carren, è a viscosità zero-shear di a suluzione composta hè stata extrapolata (0,9960 < R₂ < 0,9997). L'effettu di a cuncentrazione nantu à a viscosità di a suluzione composta pò esse studiatu più studiendu a relazione trà a viscosità di cisura zero è a cuncentrazione. Da a Figura 2-3, si pò vede chì a relazione trà a viscosità zero-shear è a cuncentrazione di a suluzione composta seguita una lege di putenza:

induve k è m sò custanti.

In a doppia coordenada logaritmica, secondu a magnitudine di a pendenza m, si pò vede chì a dependenza di a cuncentrazione presenta dui tendenzi diffirenti. Sicondu a teoria di Dio-Edwards, à pocu cuncintrazioni, a pendenza hè più altu (m = 11,9, R2 = 0,9942), chì appartene à a suluzione diluita; mentri à altu cuncintrazzioni, a pendenza hè relativamente bassu (m = 2,8, R2 = 0,9822), chì appartene à suluzione sub- Concentrated. Per quessa, a cuncentrazione critica C * di u sistema cumpostu pò esse determinata à esse 8% attraversu a junction di sti dui rigioni. Sicondu a relazione cumuna trà i diversi stati è cuncintrazioni di polimeri in suluzione, u mudellu di u statu molekulari di u sistema compostu HPMC / HPS in una suluzione di bassa temperatura hè prupostu, cum'è mostra in Figura 2-3.

HPS hè un gelu friddu, hè un statu di gel à bassa temperatura, è hè un statu di suluzione à alta temperatura. À a temperatura di prova (25 ° C), HPS hè un statu di gel, cum'è mostra in l'area di a reta blu in a figura; à u cuntrariu, HPMC hè un gel caldu, À a temperatura di prova, hè in un statu di suluzione, cum'è mostra in a molécula di linea rossa.

In a suluzione diluta di C < C *, i catene moleculari HPMC esistinu principalmente cum'è strutture di catene indipendenti, è u voluminu escluditu face e catene separati l'una di l'altru; in più, a fase di gel HPS interagisce cù uni pochi di molécule HPMC per furmà un sanu A forma è e catene moleculari indipendenti di HPMC esistenu separatamente l'una di l'altru, cum'è mostra in Figura 2-2a.

Cù a cuncentrazione crescente, a distanza trà e catene moleculari indipendenti è e regioni di fasi diminuite gradualmente. Quandu a cuncentrazione critica C * hè ghjunta, e molécule HPMC chì interagiscenu cù a fase di gel HPS aumentanu gradualmente, è e catene moleculari HPMC indipendenti cumincianu à cunnetta cù l'altri, furmendu a fase HPS cum'è u centru di gel, è e catene moleculari HPMC sò intrecciate. è cunnessu cù l'altri. U statu di microgel hè mostratu in Figura 2-2b.

Cù l'aumentu ulteriore di a cuncentrazione, C > C *, a distanza trà e fasi di gel HPS hè più ridutta, è e catene di polimeri HPMC intrecciate è a regione di fase HPS diventanu più cumplesse è l'interazzione hè più intensa, cusì a suluzione mostra un cumpurtamentu. simile à quellu di i funti di polimeru, cum'è mostra in Fig. 2-2c.

2.3.2.2 Effettu di cuncentrazione nantu à u cumpurtamentu fluidu di u sistema compostu

A lege di putenza di Ostwald-de Waele (vede a formula (2-1)) hè aduprata per adattà à e curve di sforzu di taglio è di velocità di taglio (micca mostrata in u testu) di u sistema cumpostu cù cuncentrazioni diverse, è l'indice di flussu n è u coefficient di viscosità. K pò esse acquistatu. , u risultatu adattatu hè cum'è mostra in a Tabella 2-1.

Tableau 2-1 Indice de comportement de débit (n) et indice de consistance du fluide (K) de la solution HPS/HPMC à diverses concentrations à 25 °C

L'esponente di u flussu di u fluidu newtonianu hè n = 1, l'esponente di u flussu di u fluidu pseudoplasticu hè n < 1, è più n devia da 1, più forte hè a pseudoplasticità di u fluidu, è l'esponente di u flussu di u fluidu dilatante hè n > 1. Pò esse vistu da a Tabella 2-1 chì i valori n di i suluzioni cumposti cù cuncintrazioni diffirenti sò tutti menu di 1, chì indicanu chì i suluzioni cumposti sò tutti fluidi pseudoplastici. À cuncintrazioni bassu, u valore n di a suluzione ricustituita hè vicinu à 0, chì indica chì a suluzione composta di bassu cuncentrazione hè vicinu à u fluidu Newtonian, perchè in a suluzione di cuncentrazione bassa, i catene di polimeru esistenu indipindentamente l'una di l'altru. Cù l'aumentu di a cuncentrazione di a suluzione, u valore n di u sistema di compostu diminuite gradualmente, chì indicò chì l'aumentu di a cuncentrazione hà rinforzatu u cumpurtamentu pseudoplasticu di a suluzione composta. L'interazzione cum'è l'entanglement hè accadutu trà è cù a fase HPS, è u so cumpurtamentu di u flussu era più vicinu à quellu di i polimeri fusi.

À bassu cuncentrazione, u coefficient di viscosità K di u sistema cumpostu hè chjuca (C < 8%, K < 1 Pa·sn), è cù l'aumentu di cuncentrazione, u valore K di u sistema cumpostu aumenta gradualmente, chì indica chì a viscosità di u sistema cumpostu diminuì, chì hè coherente cù a dependenza di cuncintrazzioni di viscosità shear zero.

2.3.3 Influenza di a ratio di cumpunimentu nantu à e proprietà reologichi di u sistema di cumpunimentu

Fig. 2-4 Viscosità versus tasso di cisura di a suluzione HPMC/HPS cù un rapportu di blend differente à 25 °C

Tableau 2-2 Indice de comportement d'écoulement (n) et indice de consistance du fluide (K) de la solution HPS/HPMC avec divers rapports de mélange à 25 °

I figuri 2-4 mostranu l'effettu di u rapportu di cumpunimentu nantu à a dependenza di u tassu di tagliu di a viscosità di a suluzione HPMC / HPS. Si pò vede da a figura chì a viscosità di u sistema cumpostu cù u cuntenutu di HPS bassu (HPS < 20%) ùn cambia micca sustancialmente cù l'aumentu di a freccia di taglio, soprattuttu perchè in u sistema compostu cù u cuntenutu di HPS bassu, HPMC in statu di suluzione. a bassa temperatura hè a fase cuntinuu; a viscosità di u sistema cumpostu cù un altu cuntenutu di HPS diminuisce gradualmente cù l'aumentu di u tassu di cisura, chì mostra un fenomenu di sminticamentu evidenti, chì indica chì a suluzione composta hè fluida pseudoplastica. À a listessa freccia di cisura, a viscosità di a suluzione composta aumenta cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS, chì hè principalmente perchè HPS hè in un statu di gel più viscosu à bassa temperatura.

Utilizendu a lege di putenza di Ostwald-de Waele (vede a formula (2-1)) per adattà e curve di forza di taglio-shear (micca mostrata in u testu) di i sistemi composti cù diverse proporzioni cumposti, l'esponente di flussu n è u coefficient di viscosità. K, i risultati di l'adattazione sò mostrati in a Tabella 2-2. Pò esse vistu da a tavula chì 0.9869 < R2 < 0.9999, u risultatu adattatu hè megliu. L'indice di flussu n di u sistema compostu diminuisce gradualmente cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS, mentri u coefficient di viscosità K mostra una tendenza gradualmente crescente cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS, chì indica chì l'aghjunzione di HPS rende a suluzione composta più viscosa è difficiuli di flussu. . Sta tendenza hè coherente cù i risultati di ricerca di Zhang, ma per u listessu rapportu di cumpunimentu, u valore n di a suluzione cumposta hè più altu ch'è u risultatu di Zhang [305], chì hè principalmente perchè u pre-shearing hè statu realizatu in questu esperimentu per eliminà l'effettu di tixotropia. hè eliminatu; u risultatu Zhang hè u risultatu di l'azzione cumminata di tixotropia è tasso di cisalla; a siparazione di sti dui metudi serà discutitu in detail in u Chapter 5.

2.3.3.1 Influenza di u rapportu di cumpunimentu nantu à a viscosità di cisura zero di u sistema di cumpunimentu

A relazione trà e proprietà reologiche di u sistema di compostu di polimeru omogeneu è e proprietà reologiche di i cumpunenti in u sistema cunforma à a regula di summa logaritmica. Per un sistema compostu di dui cumpunenti, a relazione trà u sistema compostu è ogni cumpunente pò esse espressa da l'equazioni seguenti:

Frà elli, F hè u paràmetru di pruprietà reologica di u sistema cumplessu;

F1, F2 sò i paràmetri reologichi di u cumpunente 1 è u cumpunente 2, rispettivamente;

∅1 è ∅2 sò e frazioni di massa di u cumpunenti 1 è 2, rispettivamente, è ∅1 ∅2 .

Dunque, a viscosità zero-shear di u sistema cumpostu dopu a cumpusizioni cù diverse proporzioni cumposti pò esse calculata secondu u principiu di summa logarithmic per calculà u valore previstu currispundente. I valori spirimintali di i suluzioni cumposti incù differente ratios cumposti sò sempre extrapolated by carren fitting di la curve di viscosità-shear rate. U valore previstu di a viscosità di cisura cero di u sistema di compostu HPMC / HPS cù diverse proporzioni cumposti hè paragunatu cù u valore sperimentale, cum'è mostra in Figura 2-5.

A parte di a linea punteggiata in a figura hè u valore previstu di a viscosità di taglio zero di a suluzione cumposta ottenuta da a regula di a somma logaritmica, è u graficu di a linea punteata hè u valore sperimentale di u sistema cumpostu cù diverse proporzioni cumposti. Si pò vede da a figura chì u valore spirimintali di a suluzione cumposti mostra una certa deviazione pusitivu-negativu relative à a regula di cumpusizioni, chì indicanu chì u sistema cumpostu ùn pò micca ottene una cumpatibilità termodinamica, è u sistema cumpostu hè una dispersione di fasi cuntinuu à bassu temperatura A struttura "sea-insula" di u sistema di dui fasi; è cù a riduzzione cuntinua di u rapportu di cumpunimentu HPMC / HPS, a fase cuntinuu di u sistema di cumpunimentu cambiatu dopu chì a ratio di cumpunimentu era 4: 6. U capitulu discute a ricerca in detail.

Pò esse chjaramente vistu da a figura chì quandu u rapportu cumpostu HPMC / HPS hè grande, u sistema cumpostu hà una deviazione negativa, chì pò esse perchè l'HPS d'alta viscosità hè distribuitu in u statu di fasa dispersa in a viscosità più bassa HPMC fase cuntinuu media. . Cù l'aumentu di u cuntenutu HPS, ci hè una deviazione pusitiva in u sistema cumpostu, chì indica chì a transizione di fase cuntinuu si trova in u sistema cumpostu in questu tempu. HPS cù alta viscosità diventa a fase cuntinuu di u sistema cumpostu, mentri HPMC hè spargugliatu in a fase cuntinua di HPS in un statu più uniforme.

2.3.3.2 Influenza di a ratio di cumpunimentu nantu à u cumpurtamentu fluidu di u sistema di cumpunimentu

I figuri 2-6 mostranu l'indice di flussu n di u sistema cumpostu in funzione di u cuntenutu HPS. Siccomu l'indice di flussu n hè adattatu da una coordenada log-logaritmica, n quì hè una somma lineale. Pò esse vistu da a figura chì cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS, l'indici di flussu n di u sistema di compostu diminuite gradualmente, chì indica chì HPS riduce e proprietà di fluidu Newtonian di a suluzione composta è migliurà u so cumpurtamentu di fluidu pseudoplastic. A parte più bassa hè u statu di gel cù viscosità più altu. Pò ancu esse vistu da a figura chì a relazione trà l'indici di flussu di u sistema cumpostu è u cuntenutu di HPS cunforma à una relazione lineale (R2 hè 0,98062), questu mostra chì u sistema cumpostu hà una bona cumpatibilità.

2.3.3.3 Influenza di a ratio di cumpunimentu nantu à u coefficient di viscosità di u sistema di cumpunimentu

A Figura 2-7 mostra u coefficient di viscosità K di a suluzione cumposta in funzione di u cuntenutu di HPS. Pò esse vistu da a figura chì u valore K di HPMC pura hè assai chjuca, mentre chì u valore K di HPS puro hè u più grande, chì hè in relazione cù e proprietà di gel di HPMC è HPS, chì sò in suluzione è statu di gel rispettivamente à bassa temperatura. Quandu u cuntenutu di u cumpunente di bassa viscosità hè altu, vale à dì, quandu u cuntenutu di HPS hè bassu, u coefficient di viscosità di a suluzione composta hè vicinu à quellu di u cumpunente di viscosità bassa HPMC; mentri quandu u cuntenutu di u cumpunenti high-viscosity hè altu, u valore K di a suluzione cumposti cresce cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS cresce significativamente, chì indicava chì HPS hà aumentatu a viscosità di HPMC à bassu temperatura. Questu riflette principalmente a cuntribuzione di a viscosità di a fase cuntinuu à a viscosità di u sistema cumpostu. In i diversi casi induve u cumpunente di bassa viscosità hè a fase cuntinuu è u cumpunente d'alta viscosità hè a fase cuntinua, a cuntribuzione di a viscosità di a fase cuntinuu à a viscosità di u sistema cumpostu hè ovviamente sfarente. Quandu a bassa viscosità HPMC hè a fase cuntinuu, a viscosità di u sistema cumpostu riflette principarmenti a cuntribuzione di a viscosità di a fase cuntinua; è quandu l'HPS d'alta viscosità hè a fase cuntinuu, l'HPMC cum'è a fase dispersa riducerà a viscosità di l'HPS d'alta viscosità. effettu.

2.3.4 Tixotropia

A tixotropia pò esse aduprata per evaluà a stabilità di sustanzi o sistemi multipli, perchè a tixotropia pò uttene infurmazioni nantu à a struttura interna è u gradu di dannu sottu a forza di cisura [323-325]. A tixotropia pò esse correlata cù l'effetti temporali è a storia di cisura chì portanu à cambiamenti microstrutturali [324, 326]. U metudu tixotropicu di trè tappe hè stata utilizata per studià l'effettu di e diverse proporzioni di cumpunimentu nantu à e proprietà tixotropiche di u sistema di cumpunimentu. Comu pò esse vistu da e Figure 2-5, tutti i campioni mostravanu diversi gradi di tixotropia. À i tassi di cisura bassu, a viscosità di a suluzione composta aumentava significativamente cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS, chì era coherente cù u cambiamentu di viscosità di cisura zero cù u cuntenutu di HPS.

U gradu di ricuperazione strutturale DSR di i campioni cumposti à u tempu di ricuperazione differenti hè calculatu da a formula (2-3), cum'è mostra in a Tabella 2-1. Se DSR < 1, a mostra hà una bassa resistenza di cisura, è a mostra hè tixotropica; à l'inverse, si DSR > 1, l'échantillon présente une anti-tixotropie. Da a tavula, pudemu vede chì u valore DSR di HPMC puru hè assai altu, quasi 1, questu hè perchè a molècula HPMC hè una catena rigida, è u so tempu di rilassazione hè cortu, è a struttura hè ricuperata rapidamente sottu una forza di taglio elevata. U valore DSR di HPS hè relativamente bassu, chì cunfirma i so forti proprietà tixotropichi, principalmente perchè HPS hè una catena flexible è u so tempu di rilassazione hè longu. A struttura ùn hè micca ripresa cumplettamente in u quadru di tempu di prova.

Per a suluzione composta, in u stessu tempu di ricuperazione, quandu u cuntenutu HPMC hè più grande di 70%, u DSR diminuisce rapidamente cù l'aumentu di u cuntenutu HPS, perchè a catena moleculare HPS hè una catena flexible, è u numeru di catene moleculari rigide. in u sistema cumpostu aumenta cù l'aghjunzione di HPS. S'ellu hè ridutta, u tempu di rilassazione di u segmentu moleculare generale di u sistema cumpostu hè prolongatu, è a tixotropia di u sistema cumpostu ùn pò micca esse ricuperatu rapidamente sottu l'azzione di alta cisura. Quandu u cuntenutu di HPMC hè menu di 70%, u DSR aumenta cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS, chì indica chì ci hè una interazzione trà e catene moleculari di HPS è HPMC in u sistema compostu, chì migliurà a rigidità generale di molekulari. segmenti in u sistema cumpostu è accurtà u tempu di rilassazione di u sistema cumpostu hè ridutta, è a tixotropia hè ridutta.

Inoltre, u valore DSR di u sistema cumpostu era significativamente più bassu di quellu di HPMC pura, chì indicò chì a tixotropia di HPMC hè stata significativamente mejorata da cumpunimentu. I valori DSR di a maiò parte di i mostri in u sistema cumpostu era più grande di quelli di HPS puri, chì indicanu chì l'stabilità di HPS hè stata migliurata à un certu puntu.

Si pò ancu esse vistu da a tavula chì in i tempi di ricuperazione diffirenti, i valori DSR tutti mostranu u puntu più bassu quandu u cuntenutu HPMC hè 70%, è quandu u cuntenutu di amido hè più grande di 60%, u valore DSR di u cumplessu hè più altu ch'è. quellu di HPS puri. I valori DSR in 10 s di tutti i campioni sò assai vicinu à i valori DSR finali, chì indicanu chì a struttura di u sistema compostu hà cumplettatu a maiò parte di i travaglii di ricuperazione di a struttura in 10 s. Hè da nutà chì i campioni cumposti cù un altu cuntenutu di HPS dimustranu una tendenza di aumentà in prima è dopu diminuite cù a prolongazione di u tempu di ricuperazione, chì indicava chì i campioni compositi anu ancu mostratu un certu gradu di tixotropia sottu l'azzione di bassa cisura, è a so struttura hè più instabile.

L'analisi qualitativa di a tixotropia in trè fasi hè coherente cù i risultati di a prova di l'anellu tixotropicu rappurtati, ma i risultati di l'analisi quantitativa sò inconsistenti cù i risultati di a prova di l'anellu tixotropicu. A tixotropia di u sistema compostu HPMC / HPS hè stata misurata da u metudu di l'anellu tixotropicu cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS [305]. A degenerazione prima diminuì è poi cresce. A prova di l'anellu tixotropicu pò solu speculate l'esistenza di u fenomenu tixotropicu, ma ùn pò micca cunfirmà, perchè l'anellu tixotropicu hè u risultatu di l'azzione simultanea di u tempu di cisura è di a freccia di taglio [325-327].

2.4 Riassuntu di stu capitulu

In questu capitulu, u gel termale HPMC è u gelu friddu HPS sò stati utilizati cum'è e materie prime principali per custruisce un sistema compostu in dui fasi di gel friddu è caldu. Influenza di e proprietà reologiche cum'è a viscosità, u mudellu di flussu è a tixotropia. Sicondu a relazione cumuna trà i diversi stati è cuncintrazioni di polimeri in suluzione, hè prupostu u mudellu di statu molekulari di u sistema di compostu HPMC / HPS in suluzione di bassa temperatura. Sicondu u principiu di summa logarithmic di e proprietà di e diverse cumpunenti in u sistema cumpostu, a cumpatibilità di u sistema cumpostu hè stata studiata. I risultati principali sò i seguenti:

1. I campioni di cumposti cù cuncintrazioni diffirenti tutti dimustravanu un certu gradu di thinning, è u gradu di shear thinning cresce cù l'aumentu di cuncentrazione.
2. Cù l'aumentu di a cuncentrazione, l'indici di flussu di u sistema cumpostu hè diminuitu, è a viscosità è u coefficient di viscosità zero-shear anu aumentatu, chì indicanu chì u cumportamentu solidu di u sistema cumpostu hè stata rinfurzata.
3. Ci hè una cuncentrazione critica (8%) in u sistema di compostu HPMC / HPS, sottu à a cuncentrazione critica, i catene moleculari HPMC è a regione di fase di gel HPS in a suluzione composta sò siparati l'una di l'altru è esistenu indipindente; quandu a cuncentrazione critica hè ghjunta, in a suluzione cumposta Un statu di microgel hè furmatu cù a fase HPS cum'è u centru di gel, è e catene moleculari HPMC sò intrecciate è cunnessi l'una cù l'altri; sopra à a cuncentrazione critica, i catene macromoleculari HPMC affollati è i so intrecci cù a regione di a fase HPS sò più cumplessi, è l'interazzione hè più cumplessa. più intensu, cusì a suluzione si comporta cum'è una fusione di polimeru.
4. U rapportu di cumpunimentu hà un impattu significativu nantu à e proprietà reologiche di a suluzione composta HPMC / HPS. Cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS, u fenomenu di diluzione di u cisura di u sistema cumpostu hè più evidenti, l'indice di flussu diminuisce gradualmente, è a viscosità di taglio zero è u coefficient di viscosità aumentanu gradualmente. aumenta, chì indica chì u cumpurtamentu solidu di u cumplessu hè significativamente migliuratu.
5. A viscosità zero-shear di u sistema cumpostu mostra una certa deviazione pusitiva-negativa relative à a regula di summa logaritmica. U sistema di cumpusizioni hè un sistema di dui fasi cù una struttura di "sea-insula" in fase cuntinuu dispersa à a bassa temperatura, è, cum'è u rapportu di cumpunimentu HPMC / HPS diminuì dopu à 4: 6, a fase cuntinuu di u sistema di cumpunimentu hà cambiatu.
6. Ci hè una relazione lineale trà l'indici di flussu è u rapportu di cumpunimentu di e soluzioni cumposti cù diverse proporzioni di cumpunimentu, chì indica chì u sistema di cumpunimentu hà una bona cumpatibilità.
7. Per u sistema compostu HPMC / HPS, quandu u cumpunente di bassa viscosità hè a fase cuntinuu è u cumpunente di viscosità alta hè a fase cuntinuu, a cuntribuzione di a viscosità di a fase cuntinuu à a viscosità di u sistema compostu hè significativamente diversa. Quandu u HPMC di bassa viscosità hè a fase cuntinuu, a viscosità di u sistema compostu riflette principarmenti a cuntribuzione di a viscosità di a fase cuntinuu; mentre chì quandu l'HPS d'alta viscosità hè a fase cuntinuu, l'HPMC cum'è a fase dispersa riducerà a viscosità di l'HPS d'alta viscosità. effettu.
8. A tixotropia di trè fasi hè stata utilizata per studià l'effettu di a ratio di cumpunimentu nantu à a tixotropia di u sistema cumpostu. A tixotropia di u sistema cumpostu hà dimustratu una tendenza di prima diminuite è dopu cresce cù a diminuzione di u rapportu di cumpunimentu HPMC / HPS.
9. I risultati spirimintali sopra mostranu chì, per mezu di u cumpunimentu di HPMC è HPS, e proprietà reologiche di i dui cumpunenti, cum'è a viscosità, u fenomenu di diluzione di cisura è a tixotropia, sò stati equilibrati in una certa misura.

Capitulu 3 Preparazione è Pruprietà di Film Composite Comestibili HPMC / HPS

A cumpusizioni di polimeru hè u modu più efficau per ottene a cumplementarità di prestazioni multi-cumpunenti, sviluppà novi materiali cù prestazioni eccellenti, riduce i prezzi di i prudutti, è espansione a gamma di applicazioni di materiali [240-242, 328]. Allora, a causa di certe differenze di struttura molekulari è di l'entropia conformazionale trà i diversi polimeri, a maiò parte di i sistemi di cumpunimentu di polimeru sò incompatibili o parzialmente cumpatibili [11, 12]. E proprietà meccaniche è altre proprietà macroscòpiche di u sistema di compostu polimeru sò strettamente ligati à e proprietà fisicochimiche di ogni cumpunente, a ratio di cumpunimentu di ogni cumpunente, a cumpatibilità trà i cumpunenti, è a struttura microscòpica interna è altri fattori [240, 329].

Da u puntu di vista di a struttura chimica, sia HPMC sia HPS sò curdlan idrofili, anu a listessa unità strutturale - glucose, è sò mudificate da u stessu gruppu funziunale - gruppu hydroxypropyl, cusì HPMC è HPS deve avè una bona fase. Capacità. In ogni casu, HPMC hè un gelu induvatu termale, chì hè in un statu di suluzione cù viscosità assai bassu à a temperatura bassa, è forma un coloide à alta temperatura; L'HPS hè un gelu induvatu da u friddu, chì hè un gelu di bassa temperatura è hè in un statu di suluzione à alta temperatura; e cundizioni di u gelu è u cumpurtamentu sò completamente opposti. U cumpunimentu di HPMC è HPS ùn hè micca favurevule à a furmazione di un sistema homogeneu cù una bona cumpatibilità. In cunsiderà sia a struttura chimica sia a termodinamica, hè di grande significazione teorica è valore praticu per cumposti HPMC cù HPS per stabilisce un sistema di compostu di gel friddu-caldo.

Stu capitulu si focalizeghja nantu à u studiu di e proprietà inerenti di i cumpunenti in u sistema di compostu di gelu friddu è caldu HPMC / HPS, u rapportu di cumpunimentu è l'umidità relativa di l'ambiente nantu à a morfologia microscòpica, a cumpatibilità è a separazione di fasi, proprietà meccaniche, proprietà ottiche. , è proprietà di goccia termale di u sistema cumpostu. È l'influenza di e proprietà macroscòpichi cum'è e proprietà di barriera di l'ossigenu.

3.1 Materiale è Equipamentu

3.1.1 Principali materiali sperimentali

3.1.2 Strumenti principali è equipaggiu

3.2 Metudu spirimintali

3.2.1 Preparazione di HPMC / HPS film compostu comestible

U 15% (w / w) in polvere secca di HPMC è HPS hè stata mischjata cù 3% (w / w) U plastificante di polietilene glycol hè stata cumposta in acqua deionizzata per ottene u liquidu cumpostu filmatu, è u film cumpostu comestible di HPMC / HPS hè stata preparata da u metudu di casting.

Metudu di preparazione: prima pisà HPMC è HPS in polvere secca, è mischjà secondu diverse proporzioni; poi aghjunghje in acqua à 70 ° C, è agitate rapidamente à 120 rpm / min per 30 min per disperse completamente HPMC; poi riscalda a suluzione à Sopra 95 ° C, stir rapidamente à a listessa vitezza per 1 h per gelatinize completamente HPS; dopu chì a gelatinizazione hè cumpleta, a temperatura di a suluzione hè rapidamente ridutta à 70 ° C, è a suluzione hè agitata à una veloce veloce di 80 rpm / min per 40 min. Scioglie completamente HPMC. Pour 20 g di a suluzione di film-forming mixed in un petri di polistirene cù un diametru di 15 cm, cast it flat, and dry it at 37 °C. A film secca hè sbuchjata da u discu per ottene una membrana composta comestible.

I film comestibili sò stati tutti equilibrati à 57% di umidità per più di 3 ghjorni prima di pruvà, è a parte di film comestible utilizata per a prova di pruprietà meccanica hè stata equilibrata à 75% di umidità per più di 3 ghjorni.

3.2.2 Micromorfologia di u film compositu comestible di HPMC / HPS

3.2.2.1 Principiu di analisi di u microscopiu elettronicu à scanning

U cannone elettronicu nantu à a cima di a Microscopia Elettronica à Scanning (SEM) pò emette una quantità elevata di elettroni. Dopu à esse ridutta è focalizata, pò furmà un fasciu di elettroni cù una certa energia è intensità. Impulsatu da u campu magneticu di a bobina di scanning, secondu un certu tempu è ordine spaziu Scansione a superficia di a mostra puntu per puntu. A causa di a diffarenza di e caratteristiche di a micro-zona di a superficia, l'interazzione trà a mostra è u fasciu di elettroni generarà segnali elettronichi secundarii cù intensità differenti, chì sò cullati da u detector è cunvertiti in segnali elettrici, chì sò amplificati da u video. è input à A griglia di u tubu di l'imaghjini, dopu à aghjustà a luminosità di u tubu di l'imaghjini, pò esse acquistatu una maghjina di l'elettroni secundariu chì ponu riflette a morfologia è e caratteristiche di a micro-regione nantu à a superficia di a mostra. In cunfrontu cù i microscopi ottici tradiziunali, a risuluzione di SEM hè relativamente alta, circa 3nm-6nm di a superficia di a superficia di a mostra, chì hè più adattata per l'osservazione di e caratteristiche di a microstruttura nantu à a superficia di i materiali.

3.2.2.2 Metudu di prova

A film comestible hè stata posta in un dessiccatore per l'asciugatura, è hè stata selezziunata una dimensione adatta di film comestible, appiccicatu nantu à u palcuscenicu speciale SEM cun adesivo conduttivu, è dopu à l'oru cù un vacuum coater. Durante a prova, a mostra hè stata messu in u SEM, è a morfologia microscòpica di a mostra hè stata osservata è fotografiata à 300 volte è 1000 volte ingrandimentu sottu a tensione di accelerazione di u fasciu elettronicu di 5 kV.

3.2.3 Trasmittanza di luce di HPMC / HPS film compostu comestible

3.2.3.1 Principiu di analisi di spettrofotometria UV-Vis

U spettrofotometru UV-Vis pò emette luce cù una lunghezza d'onda di 200 ~ 800 nm è irradiate nantu à l'ughjettu. Alcune lunghezze d'onda specifiche di a luce in a luce incidente sò assorbite da u materiale, è si verificanu a transizione di u livellu di l'energia vibrazionale moleculare è a transizione di u livellu di l'energia elettronica. Siccomu ogni sustanza hà strutture spaziali moleculari, atomiche è moleculari diffirenti, ogni sustanza hà u so spettru di assorbimentu specificu, è u cuntenutu di a sustanza pò esse determinatu o determinatu secondu u livellu di assorbanza à alcune lunghezze d'onda specifiche nantu à u spettru di assorbimentu. Dunque, l'analisi spettrofotometrica UV-Vis hè unu di i mezi efficaci per studià a cumpusizioni, a struttura è l'interazzione di sustanzi.

Quandu un fasciu di luce colpisce un ughjettu, una parte di a luce incidente hè assorbita da l'ughjettu, è l'altra parte di a luce incidente hè trasmessa à traversu l'ughjettu; u rapportu di l'intensità di a luce trasmessa à l'intensità di a luce incidente hè a trasmittanza.

A formula per a relazione trà l'assorbanza è a trasmittanza hè:

Frà elli, A hè l'assorbanza;

T hè a trasmittanza, %.

L'assorbanza finale hè stata corretta uniformemente da l'assorbanza × 0,25 mm / grossu.

3.2.3.2 Metudu di prova

Preparate 5% di suluzione HPMC è HPS, mischjà secondu diverse proporzioni, pour 10 g di a suluzione filmata in un petri di polistirene cù un diametru di 15 cm, è siccate à 37 ° C per furmà una film. Tagliate a film comestible in una striscia rettangulare 1mm × 3mm, mette in a cuvette, è fate a film comestible vicinu à u muru internu di a cuvette. Un spettrofotometru UV-vis WFZ UV-3802 hè statu utilizatu per scansà i campioni à a lunghezza d'onda completa di 200-800 nm, è ogni mostra hè stata testata 5 volte.

3.2.4 Proprietà termomeccanica dinamica di i filmi cumposti comestibili HPMC / HPS

3.2.4.1 Principiu di l'analisi termomeccanica dinamica

L'Analisi Termomeccanica Dinamica (DMA) hè un strumentu chì pò misurà a relazione trà a massa è a temperatura di a mostra sottu una certa carica di scossa è a temperatura programata, è pò pruvà e proprietà meccaniche di a mostra sottu à l'azzione di u stress è u tempu alternante periodicu. temperatura è temperatura. relazione di frequenza.

I polimeri alti molecolari anu proprietà viscoelastiche, chì ponu almacenà energia meccanica cum'è un elastomeru da una banda, è cunsuma energia cum'è mucus da l'altra banda. Quandu a forza alternante periodica hè appiicata, a parte elastica cunverte l'energia in energia potenziale è a almacena; mentre chì a parte viscosa converte l'energia in energia di calore è u perde. I materiali polimeri in generale mostranu dui stati di statu di vetru à bassa temperatura è statu di gomma di alta temperatura, è a temperatura di transizione trà i dui stati hè a temperatura di transizione di vetru. A temperatura di transizione di vetru affetta direttamente a struttura è e proprietà di i materiali, è hè una di e temperature caratteristiche più impurtanti di i polimeri.

Analizendu e proprietà termomeccaniche dinamiche di i polimeri, a viscoelasticità di i polimeri pò esse osservata, è i parametri impurtanti chì determinanu a prestazione di i polimeri ponu esse ottenuti, in modu chì ponu esse megliu appiicati à l'ambiente d'usu attuale. Inoltre, l'analisi termomeccanica dinamica hè assai sensibile à a transizione di vetru, a separazione di fasi, a cross-linking, a cristallizazione è u muvimentu molekulari à tutti i livelli di segmenti molecolari, è ponu ottene assai infurmazioni nantu à a struttura è e proprietà di polimeri. Hè spessu usatu per studià e molécule di polimeri. cumpurtamentu di u muvimentu. Utilizendu u modu di scansione di temperatura di u DMA, l'occurrence di transizioni di fasi cum'è a transizione di vetru pò esse pruvata. Comparatu cù DSC, DMA hà una sensibilità più altu è hè più adattatu per l'analisi di materiali chì simulanu l'usu attuale.

3.2.4.2 Metudu di prova

Selezziunate campioni puliti, uniformi, piani è intatti, è tagliateli in strisce rettangulari di 10 mm × 20 mm. I campioni sò stati testati in modu di tensione utilizendu l'analizzatore termomeccanicu dinamicu Pydris Diamond da PerkinElmer, USA. U intervallu di temperatura di prova era 25 ~ 150 ° C, a freccia di riscaldamentu era 2 ° C / min, a frequenza era 1 Hz, è a prova hè stata ripetuta duie volte per ogni mostra. Duranti l'esperimentu, u modulu di almacenamentu (E') è u modulu di perdita (E") di a mostra sò stati registrati, è u rapportu di u modulu di perdita à u modulu di almacenamento, vale à dì l'angolo tangente tan δ, puderia ancu esse calculatu.

3.2.5 Stabilità termica di i filmi cumposti comestibili HPMC / HPS

3.2.5.1 Principiu di l'analisi termogravimetrica

Thermal Gravimetric Analyzer (TGA) pò misurà u cambiamentu di a massa di una mostra cù a temperatura o u tempu à una temperatura programata, è pò esse usatu per studià a pussibuli evaporazione, fusione, sublimazione, desidratazione, descomposizione è oxidazione di sustanzi durante u prucessu di riscaldamentu. . è altri fenomeni fisichi è chimichi. A curva di relazione trà a massa di materia è a temperatura (o u tempu) ottenuta direttamente dopu chì a mostra hè pruvata hè chjamata termogravimetrica (curva TGA). perdita di pisu è altre infurmazione. A curva termogravimetrica derivativa (curva DTG) pò esse ottenuta dopu à a derivazione di u primu ordine di a curva TGA, chì riflette u cambiamentu di a rata di perdita di pisu di a mostra testata cù a temperatura o u tempu, è u puntu piccu hè u puntu massimu di a constante. tariffa.

3.2.5.2 Metudu di prova

Selezziunate a film comestible cù un spessore uniforme, tagliate in un cercolu cù u stessu diametru cum'è u discu di teste di l'analizzatore termogravimetricu, è poi mette in pianu nantu à u discu di prova, è pruvate in una atmosfera di nitrogenu cù un flussu di 20 mL / min. . U intervallu di temperatura era 30-700 ° C, a tarifa di riscaldamentu era 10 ° C / min, è ogni mostra hè stata testata duie volte.

3.2.6.1 Principiu di l'analisi di a pruprietà di a tensione

3.2.6 Proprietà di Tensile di i filmi cumposti comestibili HPMC / HPS

U tester di pruprietà meccanica pò applicà una carica di tensione statica à a spline longu à l'assi longitudinale in cundizioni specifiche di temperatura, umidità è velocità finu à chì a spline hè rotta. Durante a prova, a carica applicata à a spline è a so quantità di deformazione sò stati registrati da u tester di pruprietà meccanica, è a curva di stress-strain durante a deformazione di tensione di a spline hè stata tracciata. À partir de la courbe contrainte-déformation, la résistance à la traction (ζt), l'allongement à la rupture (εb) et le module élastique (E) peuvent être calculés pour évaluer les propriétés de traction du film.

A relazione stress-strain di i materiali pò esse generalmente divisa in dui parti: regione di deformazione elastica è regione di deformazione plastica. In a zona di deformazione elastica, u stress è a tensione di u materiale anu una relazione lineale, è a deformazione in questu tempu pò esse ricuperata cumplettamente, chì hè in linea cù a lege di Cook; in a zona di deformazione plastica, u stress è a tensione di u materiale ùn sò più lineari, è a deformazione chì si trova in questu tempu hè irreversibilmente, eventualmente u materiale si rompe.

Formula di calculu di forza di trazione:

Induve: hè a forza di trazione, MPa;

p hè a carica massima o a carica di rottura, N;

b hè a larghezza di mostra, mm;

d hè u spessore di a mostra, mm.

A formula per calculà l'allungamentu à a rottura:

Dove: εb è l'allungamento a rottura, %;

L hè a distanza trà e linee di marcatura quandu a mostra si rompe, mm;

L0 hè a lunghezza di calibre uriginale di a mostra, mm.

Formula di calculu di u modulu elasticu:

Frà elli: E hè u modulu elasticu, MPa;

ζ hè u stress, MPa;

ε è la deformazione.

3.2.6.2 Metudu di prova

Selezziunate campioni puliti, uniformi, piani è intatti, riferite à u standard naziunale GB13022-91, è tagliate in splines in forma di dumbbell cù una lunghezza tutale di 120 mm, una distanza iniziale trà l'attrezzi di 86 mm, una distanza trà i marchi di 40 mm, è una larghezza di 10 mm. I splines sò stati posti à 75% è 57% (in una atmosfera di clorur di sodiu saturatu è bromu di sodiu) umidità, è equilibrati per più di 3 ghjorni prima di misurazione. In questu esperimentu, l'ASTM D638, 5566 tester di pruprietà meccanica di Instron Corporation di i Stati Uniti è a so pinza pneumatica 2712-003 sò usati per a prova. A vitezza di tensile era 10 mm / min, è a mostra hè stata ripetuta 7 volte, è u valore mediu hè calculatu.

3.2.7 Permeabilità di l'ossigenu di HPMC / HPS film compostu comestible

3.2.7.1 Principiu di l'analisi di permeabilità di l'ossigenu

Dopu chì a prova di prova hè stallata, a cavità di prova hè divisa in dui parti, A è B; un flussu d'ossigenu d'alta purezza cù un certu flussu hè passatu in a cavità A, è un flussu di nitrogenu cù un certu flussu hè passatu in a cavità B; durante u prucessu di prova, a cavità A L'ossigenu permeate à traversu a mostra in a cavità B, è l'ossigenu infiltratu in a cavità B hè purtatu da u flussu di nitrogenu è abbanduneghja a cavità B per ghjunghje à u sensor d'ossigenu. U sensoru d'ossigenu misura u cuntenutu di l'ossigenu in u flussu di nitrogenu è emette un signale elettricu currispundente, calculendu cusì l'ossigenu di mostra. trasmittanza.

3.2.7.2 Metudu di prova

Sceglite i filmi cumposti commestibili intatti, tagliateli in campioni di diamanti di 10,16 x 10,16 cm, rivestite e superfici di u bordu di i clamps cù grassu di vacuum, è chjappà i campioni à u bloccu di prova. Testatu secondu ASTM D-3985, ogni mostra hà una zona di prova di 50 cm2.

3.3 Risultati è discussioni

3.3.1 Analisi di microstruttura di film cumposti comestibili

L'interazzione trà i cumpunenti di u liquidu di filmatu è e cundizioni di siccazione determinanu a struttura finali di a film è affettanu seriamente e diverse proprietà fisiche è chimiche di a film [330, 331]. E proprietà di gel inherente è a ratio di cumpunimentu di ogni cumpunente ponu influenzà a morfologia di u compostu, chì affetta ancu a struttura di a superficia è e proprietà finali di a membrana [301, 332]. Dunque, l'analisi microstrutturali di i filmi ponu furnisce infurmazioni pertinenti nantu à u riarrangiamentu moleculare di ogni cumpunente, chì à u turnu pò aiutà à capisce megliu e proprietà di barriera, proprietà meccaniche è proprietà ottiche di i film.

I microscopi di microscopi elettronici à scansione di superficia di filmi comestibili HPS / HPMC cù diverse proporzioni sò mostrati in Figura 3-1. Comu pò esse vistu da a Figura 3-1, certi campioni mostranu micro-cracks nantu à a superficia, chì ponu esse causati da a riduzzione di l'umidità in a mostra durante a prova, o da l'attaccu di u fasciu di elettroni in a cavità di u microscopiu [122]. , 139]. In a figura, membrana HPS pura è HPMC pura. I membrani dimustravanu superfici microscòpiche relativamente lisce, è a microstruttura di membrani HPS puri era più omogenea è più liscia di e membrane HPMC puri, chì pò esse principalmente dovutu à macromolecule di amido (molecule d'amilose è molécules d'amilopectina) durante u prucessu di rinfrescamentu. in suluzione acquosa. Parechji studii anu dimustratu chì u sistema amylose-amilopectin-acqua in u prucessu di rinfrescante

Ci pò esse un mecanismu cumpetitivu trà a furmazione di gel è a separazione di fasi. Se u ritmu di separazione di fasi hè più bassu di u ritmu di furmazione di gel, a separazione di fasi ùn hè micca accadutu in u sistema, altrimenti, a separazione di fasi si verificarà in u sistema [333, 334]. Inoltre, quandu u cuntenutu di l'amilosa supera u 25%, a gelatinizazione di l'amilosa è a struttura di a rete di l'amilosa cuntinuu ponu inibisce significativamente l'apparizione di a separazione di fasi [334]. U cuntenutu di amilosa di HPS utilizatu in questa carta hè di 80%, assai più altu di 25%, cusì megliu illustrandu u fenomenu chì e membrani HPS puri sò più homogenei è più lisci cà membrani HPMC puri.

Pò esse vistu da a paraguni di i figuri chì a superficia di tutti i filmi cumposti sò relativamente aspra, è parechji bumps irregulari sò spargugliati, chì indicanu chì ci hè un certu gradu di immiscibilità trà HPMC è HPS. Inoltre, e membrani cumposti cù un altu cuntenutu di HPMC presentanu una struttura più homogenea di quelli chì anu un altu cuntenutu di HPS. Condensazione basata in HPS à una temperatura di furmazione di film di 37 °C

Basatu nantu à e proprietà di u gelu, HPS hà prisentatu un statu di gel viscosu; mentri basatu annantu à e proprietà di gel termale di HPMC, HPMC presentava un statu di suluzione simili à l'acqua. In a membrana composita cù un altu cuntenutu di HPS (7: 3 HPS / HPMC), l'HPS viscosu hè a fase cuntinuu, è l'HPMC simili à l'acqua hè spargugliatu in a fase cuntinuu HPS d'alta viscosità cum'è a fase dispersa, chì ùn hè micca favurevule. à a distribuzione uniforme di a fase dispersa; In u film compositu cù un altu cuntenutu di HPMC (3: 7 HPS / HPMC), l'HPMC di bassa viscosità si trasforma in a fase cuntinuu, è l'HPS viscosu hè dispersu in a fase di HPMC di bassa viscosità cum'è a fase dispersa, chì conduce à a furmazione di una fase homogeneia. sistema cumpostu.

Pò esse vistu da a figura chì, ancu s'è tutti i filmi cumposti mostranu strutture di superficia rugosa è inhomogenee, ùn si trova nisuna interfaccia di fase evidente, chì indica chì HPMC è HPS anu una bona cumpatibilità. I filmi compositi HPMC/amido senza plastificanti cum'è PEG anu dimustratu una separazione di fasi evidenti [301], indicando cusì chì a mudificazione idrossipropilica di l'amido è i plastificanti PEG ponu migliurà a cumpatibilità di u sistema compostu.

3.3.2 Analisi di e proprietà ottiche di i filmi cumposti comestibili

E proprietà di trasmissione di luce di i filmi cumposti comestibili di HPMC / HPS cù diverse proporzioni sò stati pruvati da u spettrofotometru UV-vis, è i spettri UV sò mostrati in Figura 3-2. U più grande u valore di trasmittanza di a luce, u più uniforme è trasparente a film hè; à u cuntrariu, u più chjucu u valore di trasmittanza di a luce, u più irregolare è opacu a film hè. Pò esse vistu da a Figura 3-2 (a) chì tutti i filmi cumposti mostranu una tendenza simile cù l'aumentu di a lunghezza d'onda di scanning in a gamma completa di scanning di lunghezza d'onda, è a trasmittanza di a luce aumenta gradualmente cù l'aumentu di a lunghezza d'onda. A 350 nm, e curve tendenu à plateau.

Selezziunate a trasmittanza à a lunghezza d'onda di 500 nm per paragunà, cum'è mostra in Figura 3-2 (b), a trasmittanza di u film HPS puru hè più bassu di quella di u film HPMC puru, è cù l'aumentu di u cuntenutu HPMC, a trasmittanza diminuisce prima, è poi aumentatu dopu avè righjuntu u valore minimu. Quandu u cuntenutu di HPMC hà aumentatu à 70%, a trasmittanza di u lume di u film compositu era più grande di quella di HPS pura. Hè ben cunnisciutu chì un sistema homogeneu mostrarà una trasmittanza di luce megliu, è u so valore di trasmittanza misurata in UV hè generalmente più altu; I materiali inhomogeneous sò generalmente più opachi è anu più bassi valori di transmittance UV. I valori di trasmittanza di i filmi composti (7: 3, 5: 5) eranu più bassi di quelli di i filmi HPS è HPMC puri, chì indicanu chì ci era un certu gradu di separazione di fasi trà i dui cumpunenti di HPS è HPMC.

Fig. 3-2 Spettri UV à tutte e lunghezze d'onda (a), è à 500 nm (b), per i filmi blend HPS / HPMC. A barra rapprisenta a media ± deviazioni standard. ac: diverse lettere sò significativamente diverse cù diverse proporzioni di mistura (p < 0,05), applicata in a tesi completa

3.3.3 Analisi termomeccanica dinamica di film cumposti comestibili

A Figura 3-3 mostra e proprietà termomeccaniche dinamiche di film comestibili di HPMC / HPS cù diverse formulazioni. Pò esse vistu da a Fig. 3-3 (a) chì u modulu di almacenamiento (E') diminuite cù l'aumentu di u cuntenutu di HPMC. Inoltre, u modulu d'almacenamiento di tutti i campioni diminuite gradualmente cù a temperatura crescente, salvu chì u modulu di almacenamiento di film HPS puru (10: 0) hà aumentatu pocu dopu chì a temperatura hè stata aumentata à 70 ° C. À a temperatura alta, per a film compostu cù un altu cuntenutu di HPMC, u modulu di almacenamento di a film compostu hà una tendenza discendente evidente cù l'aumentu di a temperatura; mentre chì per a mostra cù un altu cuntenutu di HPS, u modulu di almacenamento solu diminuite ligeramente cù l'aumentu di a temperatura.

Fig. 3-3 Module de stockage (E′) (a) et tangente de perte (tan δ) (b) des films mélangés HPS/HPMC

Pò esse vistu da a Figura 3-3 (b) chì i campioni cun cuntenutu HPMC più altu di 30% (5:5, 3:7, 0:10) mostranu tutti un piccu di transizione di vetru, è cù l'aumentu di u cuntenutu HPMC, a transizione di vetru, a temperatura di transizione hà cambiatu à alta temperatura, chì indica chì a flessibilità di a catena di polimeru HPMC hè diminuita. Per d 'altra banda, a membrana HPS pura mostra un grande piccu di l'envelope intornu à 67 ° C, mentre chì a membrana composta cù u 70% di cuntenutu HPS ùn hà micca una transizione vetru evidente. Questu pò esse perchè ci hè un certu gradu di interazzione trà HPMC è HPS, restringendu cusì u muvimentu di i segmenti moleculari di HPMC è HPS.

3.3.4 Analisi di stabilità termale di film cumposti comestibili

Fig. 3-4 Curve TGA (a) è e so curve derivate (DTG) (b) di filmi di mistura HPS/HPMC

A stabilità termica di u film compositu comestible di HPMC / HPS hè stata pruvata da un analizzatore termogravimetricu. A Figura 3-4 mostra a curva termogravimetrica (TGA) è a so curva di perdita di pisu (DTG) di a film composta. Da a curva TGA in a Figura 3-4 (a), si pò vede chì i campioni di membrana composti cù diverse proporzioni mostranu dui tappe evidenti di cambiamentu termogravimetricu cù l'aumentu di a temperatura. A volatilizazione di l'acqua adsorbita da a macromolecula di polisaccharide risulta in una piccula fase di perdita di pisu à 30-180 ° C prima di a degradazione termica attuale. In seguitu, ci hè una fase più grande di perdita di pisu à 300 ~ 450 ° C, quì a fase di degradazione termica di HPMC è HPS.

Da e curve DTG in a Figura 3-4(b), si pò vede chì a temperatura di u piccu di degradazione termale di HPS puri è HPMC puri sò rispettivamente 338 ° C è 400 ° C, è a temperatura di picco di degradazione termale di HPMC pura hè. più altu ch'è quellu di HPS, chì indica chì HPMC Stabilità termica megliu cà HPS. Quandu u cuntenutu HPMC era 30% (7: 3), un piccu unicu apparsu à 347 ° C, chì currisponde à u piccu caratteristicu di HPS, ma a temperatura era più altu ch'è u piccu di degradazione termale di HPS; quandu u cuntenutu HPMC era 70% (3: 7), solu u piccu caratteristicu di HPMC apparsu à 400 ° C; quandu u cuntenutu di HPMC era 50%, dui picchi di degradazione termale apparsu nantu à a curva DTG, 345 ° C è 396 ° C, rispettivamente. I picchi currispondenu à i picchi caratteristici di HPS è HPMC, rispettivamente, ma u piccu di degradazione termica chì currisponde à HPS hè più chjucu, è i dui picchi anu un certu cambiamentu. Pò esse vistu chì a maiò parte di e membrane cumposti mostranu solu un piccu caratteristicu unicu chì currisponde à un certu cumpunente, è sò offset paragunatu à a membrana di cumpunenti pura, chì indica chì ci hè una certa diferenza trà i cumpunenti HPMC è HPS. gradu di cumpatibilità. A temperatura di u piccu di degradazione termale di a membrana composita era più altu ch'è quella di HPS pura, chì indica chì HPMC puderia migliurà a stabilità termica di a membrana HPS in una certa misura.

3.3.5 Analisi di e proprietà meccaniche di film compositu comestible

E proprietà di tensione di i filmi compositi HPMC / HPS cù diverse proporzioni sò stati misurati da un analizatore di pruprietà meccanica à 25 ° C, umidità relativa di 57% è 75%. A Figura 3-5 mostra u modulu elasticu (a), l'allungamentu à a rottura (b) è a forza di trazione (c) di i filmi compositi HPMC / HPS cù diverse proporzioni sottu diverse umidità relativa. Pò esse vistu da a figura chì quandu l'umidità relativa hè 57%, u modulu elasticu è a forza di tensione di a film HPS pura sò u più grande, è u HPMC puro hè u più chjucu. Cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS, u modulu elasticu è a forza di tensione di i filmi compositi aumentanu continuamente. L'allungamentu à a rottura di a membrana HPMC pura hè assai più grande di quella di a membrana HPS pura, è e duie sò più grande di quella di a membrana composta.

Quandu l'umidità relativa era più altu (75%) cumparatu à 57% umidità relativa, u modulu elasticu è a forza di tensione di tutti i campioni diminuite, mentre chì l'allungamentu à a rottura aumentava significativamente. Questu hè principalmente perchè l'acqua, cum'è un plastificante generalizatu, pò diluisce a matrice HPMC è HPS, riduce a forza trà e catene di polimeru, è migliurà a mobilità di i segmenti di polimeru. À l'alta umidità relativa, u modulu elasticu è a forza di tensione di i filmi HPMC puri eranu più altu ch'è quelli di i filmi HPS puri, ma l'allungamentu à a rottura era più bassu, un risultatu chì era completamente sfarente da i risultati à pocu umidità. Hè nutate chì a variazione di e proprietà meccaniche di i filmi cumposti cù proporzioni di cumpunenti à una alta umidità di 75% hè completamente opposta à quella à una umidità bassa cumparatu cù u casu à una umidità relativa di 57%. Sottu alta umidità, u cuntenutu di umidità di a film aumenta, è l'acqua ùn solu ùn hà micca un certu effettu plastificante nantu à a matrice di polimeru, ma ancu prumove a recristalizazione di l'amido. Comparatu cù HPMC, HPS hà una tendenza più forte à recristalizà, cusì l'effettu di l'umidità relativa in HPS hè assai più grande di quellu di HPMC.

Fig. 3-5 Proprietà di Tensile di i filmi HPS / HPMC cù diverse proporzioni HPS / HPMC equilibrati sottu diverse cundizioni di umiltà relative (RH). *: diverse lettere numeriche sò significativamente diverse cù diverse RH, applicate in a tesi completa

3.3.6 Analisi di a permeabilità di l'ossigenu di Film Composite Comestibili

A film compositu comestible hè utilizzatu cum'è materiale di imballaggio di l'alimentu per allargà a durata di conservazione di l'alimentu, è a so prestazione di a barriera di l'ossigenu hè unu di l'indicatori impurtanti. Dunque, i tassi di trasmissione di l'ossigenu di i filmi comestibili cù diverse proporzioni di HPMC / HPS sò stati misurati à una temperatura di 23 ° C, è i risultati sò mostrati in a Figura 3-6. Pò esse vistu da a figura chì a permeabilità di l'ossigenu di a membrana HPS pura hè significativamente più bassa di quella di a membrana HPMC pura, chì indica chì a membrana HPS hà megliu proprietà di barriera di l'ossigenu cà a membrana HPMC. A causa di a bassa viscosità è l'esistenza di regioni amorfi, HPMC hè faciule per furmà una struttura di rete di bassa densità relativamente solta in a film; paragunatu cù HPS, hà una tendenza più altu à recristalizà, è hè faciule fà una struttura densa in a film. Parechji studii anu dimustratu chì i filmi di amido anu boni proprietà di barriera di l'ossigenu cumparatu cù altri polimeri [139, 301, 335, 336].

Fig. 3-6 Permeabilità di l'ossigenu di i filmi blend HPS / HPMC

L'aghjunzione di HPS pò riduce significativamente a permeabilità di l'ossigenu di e membrani HPMC, è a permeabilità di l'ossigenu di e membrane composite diminuite drasticamente cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS. L'aghjunzione di l'HPS impermeable à l'ossigenu pò aumentà a tortuosità di u canali di l'ossigenu in a membrana composta, chì à u turnu porta à una diminuzione di a rata di permeazione di l'ossigenu è, in fine, a permeabilità di l'ossigenu più bassa. I risultati simili sò stati rappurtati per altri amidi nativi [139,301].

3.4 Riassuntu di stu capitulu

In questu capitulu, utilizendu HPMC è HPS cum'è e materie prime principali, è aghjunghjendu polyethylene glycol cum'è plastificante, i filmi cumposti comestibili di HPMC / HPS cù diverse proporzioni sò stati preparati da u metudu di casting. L'influenza di e proprietà inherenti di i cumpunenti è a ratio di cumpunimentu nantu à a morfologia microscòpica di a membrana composta hè stata studiata da a microscopia elettronica di scanning; i pruprietà miccanica di a membrana composta sò stati studiati da u tester meccanicu-proprietà. L'influenza di e proprietà inerenti di i cumpunenti è a ratio di cumpunimentu nantu à e proprietà di a barriera di l'ossigenu è a trasmittanza di a luce di u film compositu hè stata studiata da u tester di trasmittanza di l'ossigenu è u spettrofotometru UV-vis. Microscopia elettronica à scansione, analisi termogravimetrica è analisi termale dinamica sò stati utilizati. L'analisi meccanica è altri metudi analitici sò stati utilizati per studià a cumpatibilità è a separazione di fasi di u sistema di compostu di gel friddu-caldo. I risultati principali sò i seguenti:

1. Comparatu cù HPMC puri, HPS puri hè più faciule per furmà una morfologia di superficia microscòpica omogenea è liscia. Questu hè principarmenti duvuta à u megliu riarrangiamentu moleculare di macromolecule di amido (molecule d'amilose è molécule d'amilopectina) in a suluzione aqueosa di amido durante u prucessu di rinfrescamentu.
2. I cumposti cù un altu cuntenutu di HPMC sò più prubabile di furmà strutture di membrana homogenee. Questu hè principalmente basatu nantu à e proprietà di gel di HPMC è HPS. À a temperatura di furmazione di film, HPMC è HPS mostranu un statu di suluzione di viscosità bassa è un statu di gel d'alta viscosità, rispettivamente. A fase dispersa di viscosità alta hè dispersa in a fase cuntinua di viscosità bassa. , hè più faciule per furmà un sistema homogeneu.
3. L'umidità relativa hà un effettu significativu nantu à e proprietà meccaniche di i filmi compositi HPMC / HPS, è u gradu di u so effettu aumenta cù l'aumentu di u cuntenutu HPS. À l'umidità relativa più bassa, u modulu elasticu è a forza di tensione di i filmi compositi anu aumentatu cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS, è l'allungamentu à a rottura di i filmi composti era significativamente più bassu di quellu di i filmi di cumpunenti puri. Cù l'aumentu di l'umidità relativa, u modulu elasticu è a forza di trazione di u film compositu hè diminuitu, è l'allungamentu à a rottura hè aumentatu significativamente, è a relazione trà e proprietà meccaniche di a film compositu è ​​u rapportu di cumpunimentu hà dimustratu un mudellu di cambiamentu completamente oppostu sottu diverse umidità relativa. E proprietà meccaniche di membrane composite cù diverse proporzioni di cumpunimentu mostranu una intersezzione in diverse cundizioni di umidità relativa, chì furnisce a pussibilità di ottimisà u rendiment di u produttu secondu e diverse esigenze di applicazione.
4. L'aghjunzione di HPS hà migliuratu significativamente e proprietà di barriera di l'ossigenu di a membrana composta. A permeabilità di l'ossigenu di a membrana composta diminuite drasticamente cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS.
5. In u sistema di compostu di gelu friddu è caldu HPMC/HPS, ci hè una certa cumpatibilità trà i dui cumpunenti. Nisuna interfaccia ovvia in dui fasi hè stata trovata in l'imaghjini SEM di tutti i filmi composti, a maiò parte di i filmi composti avianu solu un puntu di transizione di vetru in i risultati DMA, è solu un piccu di degradazione termale apparsu in e curve DTG di a maiò parte di u compostu. filmi. Mostra chì ci hè una certa descriptiva trà HPMC è HPS.

I risultati sperimentali sopra mostranu chì u cumpunimentu di HPS è HPMC ùn pò micca solu riduce u costu di produzzione di film comestible HPMC, ma ancu migliurà u so rendiment. E proprietà meccaniche, proprietà di barriera di l'ossigenu è proprietà ottiche di u film compositu comestible ponu esse ottenute aghjustendu a ratio di cumpunimentu di i dui cumpunenti è l'umidità relativa di l'ambiente esternu.

Capitulu 4 Relazione trà Micromorfologia è Proprietà Meccanica di u Sistema Composu HPMC / HPS

In cunfrontu cù l'entropia di mistura più altu durante a mistura di lega di metalli, l'entropia di mistura durante a cumpusizioni di polimeru hè di solitu assai chjuca, è u calore di a cumpusizioni durante a cumpusizioni hè di solitu pusitiva, risultatu in prucessi di cumpunimentu di polimeru. U cambiamentu di energia libera di Gibbs hè pusitivu (���>), dunque, i formulazioni di polimeru tendenu à furmà sistemi di dui fasi separati da fasi, è e formulazioni di polimeru cumplettamente cumpatibili sò assai rari [242].

I sistemi di composti miscibili ponu generalmente ottene una miscibilità à livellu moleculare in termodinamica è formanu composti omogenei, cusì a maiò parte di i sistemi di composti polimeri sò immiscibili. In ogni casu, parechji sistemi di compostu polimeru ponu ghjunghje à un statu cumpatibile in certi cundizioni è diventanu sistemi composti cù una certa cumpatibilità [257].

E proprietà macroscòpiche cum'è e proprietà meccaniche di i sistemi compositi di polimeru dipendenu in larga misura da l'interazzione è a morfologia di fasi di i so cumpunenti, in particulare a cumpatibilità trà i cumpunenti è a cumpusizioni di fasi cuntinue è disperse [301]. Per quessa, hè di grande significatu per studià a morfologia microscòpica è e proprietà macroscòpiche di u sistema compositu è ​​stabilisce a relazione trà elli, chì hè di grande significatu per cuntrullà e proprietà di materiali compositi cuntrullendu a struttura di fasi è a cumpatibilità di u sistema compostu.

In u prucessu di studià a morfologia è u diagramma di fasi di u sistema cumplessu, hè assai impurtante di sceglie i mezi appropritatu per distinguishe diverse cumpunenti. In ogni casu, a distinzione trà HPMC è HPS hè abbastanza difficiule, perchè tutti dui anu una bona trasparenza è un indice refrattivu simili, per quessa hè difficiule di distingue i dui cumpunenti per microscopia ottica; in più, perchè tramindui sò materiale organicu basatu in carbonu, cusì i dui anu assorbimentu d'energia simili, cusì hè ancu difficiule di scanning microscopia elettronica per distingue cù precisione u paru di cumpunenti. A spettroscopia infrared di trasformazione di Fourier pò riflette i cambiamenti in a morfologia è u diagramma di fasi di u sistema cumplessu di proteina-amido da u rapportu di l'area di a banda di polisaccaridi à 1180-953 cm-1 è a banda di amide à 1750-1483 cm-1 [52, 337], ma sta tecnica hè assai cumplessa è tipicamente richiede tecniche infrared di trasformazione di Fourier di radiazione di sincrotrone per generà un cuntrastu abbastanza per i sistemi ibridi HPMC / HPS. Ci sò ancu tecnichi per ottene sta siparazione di cumpunenti, cum'è a microscopia elettronica di trasmissione è a scattering di raghji X à picculi anguli, ma queste tecniche sò generalmente cumplesse [338]. In questu sughjettu, u metudu simplice di analisi di u microscopiu otticu di tintura di iodu hè utilizatu, è u principiu chì u gruppu finale di a struttura elicoidale d'amilosa pò reagisce cù iodu per furmà cumplessi d'inclusione hè utilizatu per tinghje u sistema compostu HPMC / HPS da tintura di iodu, cusì chì HPS I cumpunenti sò stati distinti da i cumpunenti HPMC da i so culori diffirenti sottu u microscopiu luminoso. Dunque, u metudu di analisi di u microscopiu otticu di tintura di iodu hè un metudu di ricerca simplice è efficace per a morfologia è u diagramma di fasi di sistemi cumplessi basati in amidu.

In questu capitulu, a morfologia microscòpica, a distribuzione di fasi, a transizione di fasi è altre microstrutture di u sistema compostu HPMC / HPS sò stati studiati per mezu di l'analisi di u microscopiu otticu di tintura di iodu; e proprietà meccaniche è altre proprietà macroscopiche; è per mezu di l'analisi di correlazione di a morfologia microscòpica è di e proprietà macroscòpiche di e diverse concentrazioni di suluzione è di i rapporti cumposti, hè stata stabilita a relazione trà a microstruttura è e proprietà macroscòpiche di u sistema compostu HPMC / HPS, per cuntrullà u HPMC / HPS. Fornite a basa per e proprietà di materiali compositi.

4.1 Materiale è Equipamentu

4.1.1 Principali materiali sperimentali

4.2 Metudu spirimintali

4.2.1 Preparazione di suluzione composta HPMC / HPS

Preparate a suluzione HPMC è a suluzione HPS à a concentrazione di 3%, 5%, 7% è 9%, vede 2.2.1 per u metudu di preparazione. Mescolare la soluzione HPMC e la soluzione HPS secondo 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 Diversi rapporti sò stati mischiati à una velocità di 250 rmp / min à 21 ° C per 30 min, è sò stati ottenuti suluzioni mischiate cù diverse concentrazioni è diverse proporzioni.

4.2.2 Preparazione di a membrana composita HPMC / HPS

Vede 3.2.1.

4.2.3 Preparazione di capsule composite HPMC/HPS

Riferite à a suluzione preparata da u metudu in 2.2.1, aduprate un moldu d'acciaio inox per dipping, è secca à 37 ° C. Tirate e capsule secche, tagliate l'eccessu, è mette inseme per formate un paru.

4.2.4 Microscope otticu di film compositu HPMC / HPS

4.2.4.1 Principii di Analisi di Microscopia Optica

U microscopiu otticu usa u principiu otticu di l'ingrandimentu di l'imaghjini da una lente convexa, è usa duie lenti cunvergenti per espansione l'angolo di apertura di e sustanzi minuscule vicini à l'ochji, è ingrandà a dimensione di e sustanzi minuscule chì ùn ponu esse discernenti da l'ochju umanu. finu à chì a dimensione di i sustanzi ponu esse discerned da l'ochju umanu.

4.2.4.2 Metudu di prova

E soluzioni di cumposti HPMC / HPS di diverse concentrazioni è proporzioni di cumpunimentu sò state eliminate à 21 ° C, abbandunate nantu à un vetru di vetru, cast in una capa fina è secca à a stessa temperatura. I filmi sò stati macchiati cù solu solu di iodu 1% (1 g di iodu è 10 g di iodu di potasio sò stati posti in un flask volumetricu 100-mL, è dissolute in etanol), pusatu in u campu di u microscopiu luminosu per l'osservazione è fotografiatu.

4.2.5 Trasmittanza di luce di film compositu HPMC / HPS

4.2.5.1 Principiu di analisi di spettrofotometria UV-vis

U listessu cum'è 3.2.3.1.

4.2.5.1 Metudu di prova

Vede 3.2.3.2.

4.2.6 Proprietà di Tensile di i filmi compositi HPMC / HPS

4.2.6.1 Principiu di l'analisi di a pruprietà di a tensione

U listessu cum'è 3.2.3.1.

4.2.6.1 Metudu di prova

I campioni sò stati pruvati dopu à l'equilibriu à 73% di umidità per 48 h. Vede 3.2.3.2 per u metudu di prova.

4.3 Risultati è discussioni

4.3.1 Osservazione di a trasparenza di u produttu

A Figura 4-1 mostra i filmi comestibili è e capsule preparati cumpunendu HPMC è HPS in un rapportu di cumpunimentu 70:30. Comu pò esse vistu da a figura, i prudutti anu una bona trasparenza, chì indica chì HPMC è HPS anu indici di refrattivi simili, è un compostu homogeneu pò esse acquistatu dopu a cumpusizioni di i dui.

4.3.2 L'imaghjini di u microscopiu otticu di i complexi HPMC / HPS prima è dopu a tintura

A Figura 4-2 mostra a morfologia tipica prima è dopu a tintura di i complexi HPMC / HPS cù diverse proporzioni di cumpunimentu osservate sottu un microscopiu otticu. Comu pò esse vistu da a figura, hè difficiule di distinguishà a fase HPMC è a fase HPS in a figura unstained; i HPMC puri tinti è HPS puri mostranu i so culori unichi, chì hè perchè a reazione di HPS è iodu attraversu a tintura di iodu U so culore diventa più scuru. Dunque, e duie fasi in u sistema di compostu HPMC / HPS sò simpliciamente è chjaramente distinti, chì prova ancu chì HPMC è HPS ùn sò micca miscibili è ùn ponu micca formate un compostu homogeneu. Comu pò esse vistu da a figura, cum'è u cuntenutu di HPS aumenta, l'area di l'area scura (fase HPS) in a figura continua à aumentà cum'è previstu, cunfirmendu cusì chì u riarrangiamentu di dui fasi si verifica durante stu prucessu. Quandu u cuntenutu di HPMC hè più altu di 40%, HPMC presenta u statu di fase cuntinuu, è HPS hè spargugliatu in a fase cuntinua di HPMC cum'è a fase dispersa. In cuntrastu, quandu u cuntenutu di HPMC hè più bassu di 40%, HPS presenta un statu di fase cuntinuu, è HPMC hè spargugliatu in a fase cuntinua di HPS cum'è una fase dispersa. Dunque, in a suluzione composta 5% HPMC / HPS, cù u cuntenutu di HPS crescente, u cuntrariu hè accadutu quandu u rapportu cumpostu era HPMC / HPS 40: 60. A fase cuntinua cambia da a fase iniziale HPMC à a fase HPS più tardi. Osservendu a forma di fase, si pò vede chì a fase HPMC in a matrice HPS hè sferica dopu a dispersione, mentre chì a forma dispersa di a fase HPS in a matrice HPMC hè più irregulare.

Inoltre, calculendu u rapportu di l'area di l'area di culore chjaru (HPMC) à l'area di culore scuru (HPS) in u cumplessu HPMC / HPS dopu a tintura (senza cunsiderà a situazione mesophase), hè statu trovu chì l'area di HPMC (colore chjaru) / HPS (culore scuru) in a figura U rapportu hè sempre più grande di u rapportu cumpostu HPMC / HPS attuale. Per esempiu, in u diagramma di staining di HPMC / HPS compostu cù un rapportu cumpostu di 50: 50, l'area di HPS in l'area di l'interfase ùn hè micca calculata, è a ratio di l'area di luce / scuru hè 71/29. Stu risultatu cunfirma l'esistenza di un gran numaru di mesophases in u sistema compostu HPMC / HPS.

Hè ben cunnisciutu chì i sistemi di cumpunimentu di polimeru cumplettamente cumpatibili sò abbastanza rari, perchè durante u prucessu di cumpunimentu di polimeru, u calore di cumpunimentu hè di solitu pusitivu è l'entropia di cumpunimentu di solitu cambia pocu, cusì risultatu in l'energia libera durante u cambiamentu di cumpunimentu à un valore pusitivu. Tuttavia, in u sistema di cumposti HPMC / HPS, HPMC è HPS sò sempre promettenti di mostrà un più grande gradu di cumpatibilità, perchè HPMC è HPS sò tramindui polisaccaridi idrofili, anu a stessa unità strutturale - glucose, è passanu u stessu gruppu funziunale hè mudificatu cù idrossipropile. U fenomenu di multiple mesophases in u sistema di cumposti HPMC / HPS indica ancu chì HPMC è HPS in u compostu anu un certu gradu di cumpatibilità, è un fenomenu simili si trova in u sistema di mistura d'alcolu di amido-polivinilu cù plastificante aghjuntu. apparsu ancu [339].

4.3.3 A relazione trà a morfologia microscòpica è e proprietà macroscòpiche di u sistema cumpostu

A relazione trà a morfologia, u fenomenu di separazione di fasi, a trasparenza è e proprietà meccaniche di u sistema compositu HPMC / HPS hè stata studiata in dettaglio. A Figura 4-3 mostra l'effettu di u cuntenutu di HPS nantu à e proprietà macroscòpiche cum'è a trasparenza è u modulu di tensione di u sistema compostu HPMC / HPS. Si pò vede da a figura chì a trasparenza di HPMC pura hè più altu ch'è quella di HPS pura, principalmente perchè a recristalizazione di l'amido riduce a trasparenza di l'HPS, è a mudificazione hydroxypropyl di l'amidu hè ancu un mutivu impurtante per a riduzione di a trasparenza di HPS [340, 341]. Pò esse truvatu da a figura chì a trasmittanza di u sistema compostu HPMC / HPS avarà un valore minimu cù a diferenza di u cuntenutu HPS. A transmittance di u sistema cumpostu, in a gamma di cuntenutu HPS sottu 70%, cresce cùit diminuite cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS; quandu u cuntenutu HPS supera u 70%, aumenta cù l'aumentu di u cuntenutu HPS. Stu fenominu significa chì u sistema compostu HPMC / HPS hè immiscible, perchè u fenomenu di separazione di fasi di u sistema porta à a diminuzione di a trasmittanza di a luce. À u cuntrariu, u modulu di Young di u sistema di cumposti apparsu ancu un puntu minimu cù e diverse proporzioni, è u modulu di Young cuntinuò à diminuisce cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS, è righjuntu u puntu più bassu quandu u cuntenutu di HPS era 60%. U modulu hà cuntinuatu à aumentà, è u modulu cresce ligeramente. U modulu di Young di u sistema di compostu HPMC / HPS hà dimustratu un valore minimu, chì hà ancu indicatu chì u sistema cumpostu era un sistema immiscible. U puntu più bassu di trasmittanza di luce di u sistema compostu HPMC / HPS hè coherente cù u puntu di transizione di fase di a fase continua HPMC à a fase dispersa è u puntu più bassu di u valore di u modulu di Young in Figura 4-2.

4.3.4 L'effettu di a cuncentrazione di suluzione nantu à a morfologia microscòpica di u sistema cumpostu

A Figura 4-4 mostra l'effettu di a cuncentrazione di suluzione nantu à a morfologia è a transizione di fase di u sistema di compostu HPMC / HPS. Comu pò esse vistu da a figura, u bassu cuncintrazzioni di 3% HPMC / HPS sistemu cumposti, in u rapportu cumpostu di HPMC / HPS hè 40: 60, l 'apparizione di struttura co-cuntinuu pò esse osservatu; mentri in l 'alta cuncintrazzioni di suluzione 7%, sta struttura co-cuntinuu hè osservatu in a figura cù una ratio cumpusizioni di 50: 50. Stu risultatu mostra chì u puntu di transizione di fasa di u sistema compostu HPMC / HPS hà una certa dipendenza di cuncentrazione, è u rapportu compostu HPMC / HPS di a transizione di fase aumenta cù l'aumentu di a cuncentrazione di suluzione composta, è HPS tende à furmà una fase cuntinua. . . Inoltre, i duminii HPS dispersi in a fase cuntinuu HPMC dimustranu forme è morfologie simili cù u cambiamentu di cuncentrazione; mentre chì e fasi disperse HPMC disperse in a fase cuntinuu HPS mostranu diverse forme è morfologie à diverse cuncentrazioni. è cù l'aumentu di a cuncentrazione di suluzione, l'area di dispersione di HPMC hè diventata più è più irregulare. U mutivu principale di stu fenominu hè chì a viscosità di a suluzione HPS hè assai più altu ch'è quella di a suluzione HPMC à a temperatura di l'ambienti, è a tendenza di a fase HPMC per furmà un statu sfericu pulito hè suppressa per via di a tensione superficiale.

4.3.5 Effettu di a cuncentrazione di suluzione nantu à e proprietà meccaniche di u sistema compostu

Corrispundenu à e morfologie di Fig. 4-4, Fig. 4-5 mostra e proprietà di tensile di i filmi composti furmati sottu diverse suluzione di cuncentrazione. Pò esse vistu da a figura chì u modulu di Young è l'allungamentu à a rottura di u sistema compostu HPMC / HPS tendenu à diminuisce cù l'aumentu di a cuncentrazione di suluzione, chì hè coherente cù a trasfurmazioni graduali di HPMC da a fase cuntinuu à a fase dispersa in Figura 4. -4. A morfologia microscòpica hè coherente. Siccomu u modulu di Young di l'omopolimeru HPMC hè più altu ch'è quellu di HPS, hè previstu chì u modulu di Young di u sistema compostu HPMC / HPS serà migliuratu quandu HPMC hè a fase cuntinua.

4.4 Riassuntu di stu capitulu

In questu capitulu, sò stati preparati suluzioni di cumposti HPMC / HPS è filmi cumposti comestibili cù diverse concentrazioni è rapporti di cumpunimentu, è a morfologia microscòpica è a transizione di fase di u sistema di compostu HPMC / HPS sò state osservate da l'analisi di u microscopiu otticu di a tintura di iodu per distingue e fasi di amido. A trasmittanza di a luce è e proprietà meccaniche di u film compositu comestible di HPMC / HPS sò stati studiati da u spettrofotometru UV-vis è u tester di pruprietà meccanica, è l'effetti di e diverse concentrazioni è i rapporti di cumpunimentu nantu à e proprietà ottiche è e proprietà meccaniche di u sistema di cumpunimentu sò stati studiati. A relazione trà a microstruttura è e proprietà macroscòpiche di u sistema compostu HPMC / HPS hè stata stabilita cumminendu a microstruttura di u sistema compostu, cum'è a microstruttura, a transizione di fasi è a separazione di fasi, è e proprietà macroscòpiche cum'è e proprietà ottiche è meccaniche. I risultati principali sò i seguenti:

1. U metudu di analisi di u microscopiu otticu per distingue e fasi di amido da a tintura di iodu hè u metudu più simplice, direttu è efficace per studià a morfologia è a transizione di fasi di sistemi composti basati in amidu. Cù tintura di iodu, a fase di amido appare più scura è più scura sottu microscopia luminosa, mentre chì HPMC ùn hè micca macchiatu è dunque pare più chjaru di culore.
2. U sistema di cumposti HPMC / HPS ùn hè micca miscible, è ci hè un puntu di transizione di fasa in u sistema cumpostu, è questu puntu di transizione di fasa hà una certa dipendenza di u rapportu cumpostu è a dipendenza di a cuncentrazione di suluzione.
3. U sistema compostu HPMC / HPS hà una bona cumpatibilità, è un gran numaru di mesophases sò prisenti in u sistema compostu. In a fase intermedia, a fase cuntinuu hè dispersa in a fase dispersa in u statu di particeddi.
4. A fase dispersa di HPS in a matrice HPMC dimustrava una forma sferica simile à diverse cuncentrazioni; HPMC hà dimustratu una morfologia irregulare in a matrice HPS, è l'irregularità di a morfologia aumentava cù l'aumentu di a cuncentrazione.
5. A relazione trà a microstruttura, a transizione di fase, a trasparenza è e proprietà meccaniche di u sistema compositu HPMC / HPS hè stata stabilita. a. U puntu più bassu di trasparenza di u sistema cumpostu hè coherente cù u puntu di transizione di fase di HPMC da a fase cuntinuu à a fase dispersa è u puntu minimu di a diminuzione di u modulu di tensione. b. U modulu di Young è l'allungamentu à a rottura diminuite cù l'aumentu di a cuncentrazione di suluzione, chì hè causalmente ligata à u cambiamentu morfologicu di HPMC da a fase cuntinuu à a fase dispersa in u sistema cumpostu.

In riassuntu, e proprietà macroscòpiche di u sistema compostu HPMC / HPS sò strettamente ligati à a so struttura morfologica microscòpica, a transizione di fasi, a separazione di fasi è altri fenomeni, è e proprietà di i composti ponu esse regulati cuntrullendu a struttura di fasi è a cumpatibilità di u compostu. sistema.

Capitulu 5 Influenza di HPS Hydroxypropyl Substitution Degree nantu à e proprietà reologiche di HPMC / HPS Compound System

Hè ben cunnisciutu chì i picculi cambiamenti in a struttura chimica di l'amidu pò purtà à cambiamenti drammatici in e so proprietà reologichi. Per quessa, a mudificazione chimica offre a pussibilità di migliurà è cuntrullà e proprietà reologiche di i prudutti di amidu [342]. À u turnu, u maestru di l'influenza di a struttura chimica di l'amido nantu à e so proprietà reologichi pò capisce megliu e proprietà strutturali di i prudutti di l'amido, è furnisce una basa per u disignu di amidi mudificati cù proprietà funziunali di l'amido mejorate [235]. L'amido idrossipropile hè un amidu mudificatu prufessiunale largamente utilizatu in u campu di l'alimentariu è a medicina. Hè di solitu preparatu da a reazione di eterificazione di l'amidu nativu cù l'ossidu di propilenu in cundizioni alkaline. L'idrossipropile è un gruppo idrofilo. L'intruduzioni di sti gruppi in a catena moleculare di l'amido pò rompe o debilita i ligami intramoleculari di l'idrogenu chì mantene a struttura di granuli di amido. Dunque, e proprietà fisicochimiche di l'amido idrossipropilico sò ligati à u gradu di sustituzzioni di gruppi idrossipropilici nantu à a so catena molecular [233, 235, 343, 344].

Parechji studii anu investigatu l'effettu di u gradu di sustituzione idrossipropilica nantu à e proprietà fisicochimiche di l'amido idrossipropilico. Han et al. hà studiatu l'effetti di l'amido di cera idrossipropilica è di l'amido di granu idrossipropile nantu à a struttura è e caratteristiche di retrogradazione di i pasti di risu glutinoso coreanu. U studiu hà truvatu chì l'idrossipropilazione pò riduce a temperatura di gelatinizazione di l'amidu è migliurà a capacità di mantene l'acqua di l'amidu. prestazioni, è hà inibitu significativamente u fenomenu di l'invechjamentu di l'amidu in i pasti di risu glutinoso coreanu [345]. Kaur et al. studiatu l 'effettu di hydroxypropyl sustituzione nant'à i pruprietà fisicochimica di differente variità di fecola di patata, è trovu chì u gradu di hydroxypropyl sustituzione di fecola di patata variò cù variità differente, è u so effettu nant'à e pruprietà di fecula cù granni particeddi granni More significativu; a reazione di l'idrossipropilazione provoca assai frammenti è grooves nantu à a superficia di granuli di amido; A sustituzione idrossipropilica pò migliurà significativamente e proprietà di gonfiore, a solubilità in acqua è a solubilità di l'amidu in dimetilsulfossidu, è migliurà a trasparenza di a pasta [346]. Lawal et al. hà studiatu l'effettu di a sustituzione idrossipropilica nantu à e proprietà di a fecula di patata dolce. U studiu hà dimustratu chì dopu a mudificazione di l'idrossipropile, a capacità di gonfiore liberu è a solubilità di l'acqua di l'amidu sò stati migliurati; a recristalizazione è a retrogradazione di l'amidu nativu sò stati impediti; A digestibilità hè migliurata [347]. Schmitz et al. hà preparatu l'amido di idrossipropil tapioca è hà truvatu chì hà una capacità di gonfiore è viscosità più altu, un tassu di invechjamentu più bassu è una stabilità di congelazione-discongelu più alta [344].

In ogni casu, ci sò pocu studii nantu à e proprietà reologichi di l'amido idrossipropilicu, è l'effetti di a mudificazione di l'idrossipropile nantu à e proprietà reologiche è e proprietà di gel di i sistemi composti basati in amidu sò stati raramente rappurtati finu à avà. Chun et al. hà studiatu a reologia di a suluzione di amido di risu hydroxypropyl à bassa cuncentrazione (5%). I risultati dimustranu chì l'effettu di a mudificazione hydroxypropyl nantu à a viscoelasticità stabile è dinamica di a suluzione di amido era ligata à u gradu di sustituzione, è una piccula quantità di sustituzione hydroxypropyl Propyl pò cambià significativamente e proprietà reologiche di suluzione di amido; u coefficient di viscosità di suluzioni di amido diminuisce cù l'aumentu di u gradu di sustituzione, è a dependenza di a temperatura di e so proprietà reologiche aumenta cù l'aumentu di u gradu di sustituzione hydroxypropyl. A quantità diminuite cù l'aumentu di u gradu di sustituzzioni [342]. Lee et al. studiatu l'effettu di a sustituzione hydroxypropyl nantu à e proprietà fisiche è reologichi di u feculu di patate dolce, è i risultati dimustranu chì a capacità di gonfiore è a solubilità di l'acqua di l'amidu aumentanu cù l'aumentu di u gradu di sustituzzioni hydroxypropyl; U valore di l'entalpia diminuisce cù l'aumentu di u gradu di sustituzione hydroxypropyl; u coefficiente di viscosità, a viscosità cumplessa, u stress di rendiment, a viscosità cumplessa è u modulu dinamicu di a suluzione di amido tutti diminuiscenu cù l'aumentu di u gradu di sustituzzioni hydroxypropyl, l'indice di fluidu è u fattore di perdita Aumenta cù u gradu di sustituzione hydroxypropyl; a forza di u gelu di a cola di amido diminuite, a stabilità di congelazione-discongelu aumenta, è l'effettu di sineresi diminuite [235].

In questu capitulu, hè statu studiatu l'effettu di u gradu di sustituzione idrossipropilica HPS nantu à e proprietà reologiche è e proprietà di gel di u sistema di compostu di gel HPMC / HPMC friddu è caldu. A situazione di transizione hè di grande significatu per a cunniscenza in profonda di a relazione trà a furmazione di a struttura è e proprietà reologiche. Inoltre, u mecanismu di gelazione di u sistema di compostu di rinfrescante HPMC / HPS hè statu discutitu preliminarmente, per furnisce una guida teorica per altri sistemi simili di gel di raffreddamentu inversu.

5.1 Materiale è Equipamentu

5.1.1 Principali materiali sperimentali

5.1.2 Strumenti principali è equipaggiu

5.2 Metudu spirimintali

5.2.1 Preparazione di suluzioni cumposti

Soluzioni cumposti 15% HPMC / HPS cù diverse proporzioni di cumpunimentu (100/0, 50/50, 0/100) è HPS cù diversi gradi di sustituzione hydroxypropyl (G80, A939, A1081) sò stati preparati. I metudi di preparazione di A1081, A939, HPMC è e so suluzioni cumposti sò mostrati in 2.2.1. G80 è i so suluzioni cumposti cù HPMC sò gelatinized da stirring in e cundizioni di 1500psi è 110 ° C in un autoclave, perchè G80 Native amido hè altu amylose (80%), è a so temperatura di gelatinization hè più altu di 100 ° C, chì ùn pò esse. righjuntu da u metudu originale di gelatinizazione in bagnu d'acqua [348].

5.2.2 Proprietà reologiche di soluzioni di composti HPMC/HPS cù diversi gradi di sostituzione idrossipropilica HPS

5.2.2.1 Principiu di l'analisi reologicu

U listessu cum'è 2.2.2.1

5.2.2.2 Metudu di prova di modu di flussu

Una pinza di piastra parallela cù un diametru di 60 mm hè stata utilizata, è u spaziu di u platu hè stata stabilita à 1 mm.

1. Ci hè un metudu di prova di flussu di pre-shear è una tixotropia in trè stadi. U listessu cum'è 2.2.2.2.
2. Méthode d'essai de débit sans pré-cisaillement et thixotropie annulaire tixotrope. A temperatura di prova hè di 25 °C, a. Tagliatura a velocità crescente, intervallo di velocità di taglio 0-1000 s-1, tempo di taglio 1 min; b. Tagliatura constante, velocità di taglio 1000 s-1, tempu di taglio 1 min; c. Tagliatura a velocità ridotta, a gamma di velocità di taglio hè 1000-0s-1, è u tempu di taglio hè 1 min.

5.2.2.3 mètudu di prova modu Oscillation

Un attellu di platu parallelu cù un diametru di 60 mm hè stata utilizata, è u spaziu di u platu hè statu stabilitu à 1 mm.

1. Spazzatura variabile di deformazione. Temperature d'essai 25 °C, fréquence 1 Hz, déformation 0,01-100 %.
2. Scansione di temperatura. Frequenza 1 Hz, deformazione 0,1 %, a. U prucessu di riscaldamentu, a temperatura 5-85 ° C, a tarifa di riscaldamentu 2 ° C / min; b. Prucessu di rinfrescante, temperatura 85-5 °C, velocità di rinfrescante 2 °C/min. Un sigillu d'oliu di silicone hè adupratu intornu à a mostra per evità a perdita di umidità durante a prova.
3. Spazzatura di frequenza. Variazione 0,1 %, frequenza 1-100 rad/s. Les tests ont été effectués à 5 °C et 85 °C, respectivement, et équilibrés à la température d'essai pendant 5 min avant l'essai.

La relation entre le module de stockage G′ et le module de perte G″ de la solution polymère et la fréquence angulaire ω suit une loi de puissance :

induve n′ è n″ sò e pendenze di log G′-log ω è log G″-log ω, rispettivamente;

G0′ è G0″ sò l'intercetta di log G′-log ω è log G″-log ω, rispettivamente.

5.2.3 Microscope otticu

5.2.3.1 Principiu di u strumentu

U listessu cum'è 4.2.3.1

5.2.3.2 Metudu di prova

A suluzione composta HPMC/HPS 3% 5:5 hè stata prelevata à diverse temperature di 25 ° C, 45 ° C è 85 ° C, caduta nantu à una lamina di vetru mantenuta à a stessa temperatura, è gettata in una pellicola fina. suluzione strata è secca à a stessa temperatura. I filmi sò stati macchiati cù una suluzione di iodu 1%, pusatu in u campu di u microscopiu luminosu per l'osservazione è fotografiatu.

5.3 Risultati è discussione

5.3.1 Analisi di u mudellu di viscosità è flussu

5.3.1.1 Méthode d'essai de débit sans pré-cisaillement et thixotropie de l'anneau thixotrope

Utilizendu u metudu di prova di flussu senza pre-shearing è u metudu tixotropicu di l'anellu tixotropicu, hè stata studiata a viscosità di a suluzione composta HPMC / HPS cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica HPS. I risultati sò mostrati in a Figura 5-1. Si pò esse vistu da a figura chì a viscosità di tutti i campioni mostra una tendenza decrescente cù l'aumentu di a freccia di taglio sottu à l'azzione di a forza di taglio, chì mostra un certu gradu di fenomenu di sminticamentu. A maiò parte di i suluzioni polimeri d'alta concentrazione o fusioni sò sottumessi à un forte disanglement è riarrangiamentu moleculare sottu cisura, esibendu cusì un comportamentu di fluidu pseudoplasticu [305, 349, 350]. Tuttavia, i gradi di diluzione di taglioli di soluzioni di composti HPMC / HPS di HPS cù diversi gradi di sostituzione di idrossipropile sò sfarenti.

Fig. 5-1 Viscosità versus tasso di tagliolu di a suluzione HPS / HPMC cù diversi gradi di sustituzione idropropilica di HPS (senza pre-shearing, i simboli solidi è cavuti prisentanu u prucessu di ritmu crescente è decrescente, rispettivamente)

Si pò vede da a figura chì a viscosità è u gradu di diluzione di a cisura di u campione HPS puru sò più altu ch'è quelli di u campionu di compostu HPMC / HPS, mentre chì u gradu di diluzione di cisura di a suluzione HPMC hè u più bassu, principalmente perchè a viscosità di HPS. à bassa temperatura hè significativamente più altu ch'è quellu di HPMC. Inoltre, per a suluzione composta HPMC / HPS cù a stessa proporzione di compostu, a viscosità aumenta cù u gradu di sustituzione idrossipropile HPS. Questu pò esse perchè l'aghjunzione di gruppi idrossipropilici in molécule di amido rompe i ligami intermoleculari di l'idrogenu è cusì porta à a disintegrazione di granuli di amidu. L'idrossipropilazione hà riduciutu significativamente u fenomenu di diluzione di taglioli di l'amidu, è u fenomenu di diluzione di taglioli di l'amidu nativu era u più evidenti. Cù l'aumentu cuntinuu di u gradu di sustituzione idrossipropilica, u gradu di sminuzzamentu di l'HPS diminuì gradualmente.

Tutti i campioni anu anelli tixotropichi nantu à a curva di forza di taglio-shear rate, chì indicanu chì tutti i campioni anu un certu gradu di tixotropia. A forza tixotropica hè rapprisintata da a dimensione di l'area di l'anellu tixotropicu. U più tixotropicu u campione hè [351]. L'indice di flussu n è u coefficient di viscosità K di a suluzione di mostra pò esse calculatu da a lege di putenza di Ostwald-de Waele (vede l'equazione (2-1)).

Tabella 5-1 Indice di cumportamentu di flussu (n) è indice di consistenza di fluidu (K) durante u prucessu di velocità crescente è decrescente è area di loop di tixotropia di a soluzione HPS/HPMC cù diversi gradi di sostituzione idropropilica di HPS à 25 °C

A Tabella 5-1 mostra l'indice di flussu n, u coefficiente di viscosità K è l'area di l'anellu tixotropicu di soluzioni di composti HPMC / HPS cù diversi gradi di sostituzione idrossipropilica HPS in u prucessu di crescita di taglio è diminuzione di taglio. Pò esse vistu da a tavula chì l'indice di flussu n di tutti i campioni hè menu di 1, chì indica chì tutte e suluzione di mostra sò fluidi pseudoplastici. Per u sistema di compostu HPMC / HPS cù u stessu gradu di sustituzione idrossipropilica HPS, l'indice di flussu n aumenta cù l'aumentu di u cuntenutu di HPMC, chì indica chì l'aghjunzione di HPMC rende a suluzione composta mostra caratteristiche di fluidi newtoniani più forti. In ogni casu, cù l'aumentu di u cuntenutu di HPMC, u coefficient di viscosità K diminuite continuamente, chì indicanu chì l'aghjunzione di HPMC riduce a viscosità di a suluzione composta, perchè u coefficient di viscosità K era proporzionale à a viscosità. U valore n è u valore K di HPS puri cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica in u stadiu di cisura crescente sia diminuite cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropilica, indicando chì a mudificazione di l'idrossipropilazione pò migliurà a pseudoplasticità di l'amido è riduce a viscosità di soluzioni di amido. À u cuntrariu, u valore di n aumenta cù l'aumentu di u gradu di sustituzione in a tappa di cisura decrescente, chì indica chì l'idrossipropilazione migliurà u cumpurtamentu di u fluidu Newtonian di a suluzione dopu a cisura à alta velocità. U valore n è u valore K di u sistema di compostu HPMC / HPS sò stati affettati da l'idrossipropilazione HPS è l'HPMC, chì eranu u risultatu di a so azzione cumminata. In cunfrontu cù a tappa di cisura crescente, i valori n di tutti i campioni in u stadiu di cisaglia decrescente sò diventati più grande, mentre chì i valori K sò diventati più chjuchi, chì indicanu chì a viscosità di a suluzione composta hè stata ridutta dopu a cisatura à alta velocità, è u U cumpurtamentu di u fluidu newtonianu di a suluzione composta hè stata rinfurzata. .

L'area di l'anellu tixotropicu diminuite cù l'aumentu di u cuntenutu di HPMC, chì indicanu chì l'aghjuntu di HPMC hà riduciutu a tixotropia di a suluzione composta è migliurà a so stabilità. Per a suluzione composta HPMC / HPS cù u listessu rapportu di cumpunimentu, l'area di l'anellu tixotropicu diminuisce cù l'aumentu di u gradu di sustituzzioni di l'idrossipropile HPS, chì indica chì l'idrossipropilazione migliora a stabilità di HPS.

5.3.1.2 Metudu di tosatura cù pre-taglio è metudu tixotropicu in trè fasi

U metudu di cisura cù pre-shear hè stata utilizata per studià u cambiamentu di viscosità di a suluzione composta HPMC / HPS cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica HPS cù a velocità di taglio. I risultati sò mostrati in Figura 5-2. Si pò vede da a figura chì a suluzione HPMC ùn mostra quasi nisuna diluzione di cisura, mentre chì l'altri campioni mostranu diluzione di cisura. Questu hè coherente cù i risultati ottenuti cù u metudu di cisaglia senza pre-shearing. Si pò ancu vede da a figura chì à bassi tassi di cisura, a mostra altamente sustituita di idrossipropile mostra una regione di plateau.

Fig. 5-2 Viscosità versus tasso di taglio di a suluzione HPS/HPMC cù diversi gradi di sostituzione idropropilica di HPS (cù pre-shearing)

La viscosité à cisaillement zéro (h0), l'indice de débit (n) et le coefficient de viscosité (K) obtenus par l'ajustement sont indiqués dans le tableau 5-2. Da a tavula, pudemu vede chì per i campioni HPS puri, i valori n ottenuti da i dui metudi aumentanu cù u gradu di sustituzzioni, chì indicanu chì u cumpurtamentu solidu di a suluzione di amido diminuisce à u gradu di sustituzzioni. Cù l'aumentu di u cuntenutu di HPMC, i valori n tutti anu mostratu una tendenza discendente, chì indica chì HPMC hà riduciutu u cumpurtamentu solidu di a suluzione. Questu mostra chì i risultati di l'analisi qualitativa di i dui metudi sò cunsistenti.

Paragunendu i dati ottenuti per u stessu campionu sottu diversi metudi di prova, si trova chì u valore di n ottenutu dopu à pre-shearing hè sempre più grande di quellu ottenutu da u metudu senza pre-shearing, chì indica chì u sistema cumpostu ottenutu da u pre-shearing. -shearing mètudu hè un solidu-cum'è u cumpurtamentu hè più bassu cà quellu misurata da u metudu senza pre-shearing. Questu hè chì u risultatu finali ottenutu in a prova senza pre-shear hè in realtà u risultatu di l'azzione cumminata di a velocità di cisura è di u tempu di cisaglia, mentre chì u metudu di test cù pre-shear elimina prima l'effettu tixotropicu da un altu cisailamentu per un certu periodu di tempu. Per quessa, stu metudu pò determinà più precisamente u fenomenu di diluzione di cisura è e caratteristiche di u flussu di u sistema cumpostu.

Da a tavula, pudemu ancu vede chì per a stessa ratio di cumpunimentu (5: 5), u valore n di u sistema di cumpunimentu hè vicinu à 1, è l'n pre-sheared aumenta cù u gradu di sustituzzioni hydroxypropyl Mostra chì HPMC hè una fase cuntinuu in u sistemu cumposti, è HPMC hà un effettu più forte nant'à campioni di amidu cù bassu gradu hydroxypropyl sustituzione, chì hè coherente cù u risultatu chì u valore n aumenta cù l 'aumentu di gradu di sustituzzioni senza pre-shearing à u cuntrariu. I valori K di i sistemi cumposti cù diversi gradi di sustituzione in i dui metudi sò simili, è ùn ci hè micca una tendenza particularmente evidenti, mentre chì a viscosità zero-shear mostra una clara tendenza downward, perchè a viscosità zero-shear hè indipindente da u shear. tariffa. A viscosità intrinseca pò riflette accuratamente e proprietà di a sustanza stessa.

Fig. 5-3 Tixotropia a tre intervalli di a soluzione di mistura HPS/HPMC cù un differente gradi di sostituzione idropropilica di HPS

U metudu tixotropicu in trè fasi hè stata utilizata per studià l'effettu di diversi gradi di sustituzione idrossipropilica di l'amido idrossipropile nantu à e proprietà tixotropiche di u sistema compostu. Pò esse vistu da a Figura 5-3 chì in u stadiu di cisellamentu bassu, a viscosità di a suluzione diminuite cù l'aumentu di u cuntenutu di HPMC, è diminuite cù l'aumentu di u gradu di sustituzzioni, chì hè coherente cù a lege di viscosità di taglio zero.

U gradu di ricuperazione strutturale dopu un tempu diversu in u stadiu di ricuperazione hè spressione da a tarifa di ricuperazione di viscosità DSR, è u metudu di calculu hè mostratu in 2.3.2. Pò esse vistu da a Tabella 5-2 chì in u stessu tempu di ricuperazione, a DSR di HPS pura hè significativamente più bassu di quella di HPMC pura, chì hè principalmente perchè a molécula HPMC hè una catena rigida, è u so tempu di rilassazione hè cortu, è a struttura pò esse ripresa in pocu tempu. ricuperà. Mentre HPS hè una catena flexible, u so tempu di rilassazione hè longu, è a ricuperazione di a struttura dura assai. Cù l'aumentu di u gradu di sustituzione, a DSR di HPS pura diminuisce cù l'aumentu di u gradu di sustituzione, chì indica chì l'idrossipropilazione migliora a flessibilità di a catena moleculare di amido è rende u tempu di rilassazione di HPS più longu. U DSR di a suluzione composta hè più bassu di quellu di i campioni HPS puri è HPMC puri, ma cù l'aumentu di u gradu di sustituzione di HPS hydroxypropyl, u DSR di a mostra composta aumenta, chì indica chì a tixotropia di u sistema cumpostu aumenta cù u aumentu di a sostituzione di idrossipropile HPS. Diminuisce cù u crescente gradu di sustituzzioni radicali, chì hè coherente cù i risultati senza pre-shearing.

Tabella 5-2 Viscosità di taglio zero (h0), indice di cumpurtamentu di flussu (n), indice di consistenza fluida (K) durante a velocità crescente è u gradu di ricuperazione di a struttura (DSR) dopu un certu tempu di ricuperazione per a suluzione HPS/HPMC cù diversi idropropilici. grado di sostituzione di HPS a 25 °C

In riassuntu, a prova di u statu fermu senza pre-shearing è a prova di tixotropia di l'anellu tixotropicu ponu analizà qualitativamente campioni cù grandi differenze di rendiment, ma per i cumposti cù diversi gradi di sustituzione di idrossipropile HPS cù picculi differenze di prestazione I risultati di ricerca di a suluzione sò cuntrariu à i risultati veri, perchè i dati misurati sò i risultati cumpleta di l'influenza di u tassu di tagliu è u tempu di tagliu, è ùn ponu micca veramente riflette l'influenza di una sola variabile.

5.3.2 Regione viscoelastica lineare

Hè ben cunnisciutu chì per l'idrogels, u modulu di almacenamento G′ hè determinatu da a durezza, a forza è u numeru di e catene molecolari efficaci, è u modulu di perdita G′′ hè determinatu da a migrazione, u muvimentu è l'attrito di picculi molécule è gruppi funziunali. . Hè determinata da u cunsumu d'energia di attritu cum'è a vibrazione è a rotazione. Signe d'existence de l'intersection du module de stockage G′ et du module de perte G″ (ie. tan δ = 1). A transizione da a suluzione à u gelu hè chjamatu u puntu di gel. U modulu di almacenamento G′ è u modulu di perdita G″ sò spessu usati per studià u cumpurtamentu di gelazione, a velocità di furmazione è e proprietà strutturali di a struttura di a rete di gel [352]. Puderanu ancu riflette u sviluppu di a struttura interna è a struttura molekulari durante a furmazione di a struttura di a rete di gel. interazzione [353].

A Figura 5-4 mostra e curve di strain sweep di soluzioni di composti HPMC / HPS cù diversi gradi di sostituzione idrossipropilica HPS à una frequenza di 1 Hz è una gamma di strain di 0,01% -100%. Pò esse vistu da a figura chì in l'area di deformazione più bassa (0,01-1%), tutti i campioni eccettu HPMC sò G′> G″, chì mostranu un statu di gel. Per HPMC, G′ hè in tutta a forma. U intervallu variabile hè sempre menu di G ", chì indica chì HPMC hè in u statu di suluzione. Inoltre, a dependenza di deformazione di viscoelasticità di e diverse mostre hè diversa. Per a mostra G80, a dependenza di freccia di viscoelasticità hè più evidenti: quandu a deformazione hè più grande di 0,3%, si pò vede chì G' diminuisce gradualmente, accumpagnatu da un aumentu significativu di G ". aumentu, è ancu un incrementu significativu di tan δ; è intersece quandu a quantità di deformazione hè 1,7%, chì indica chì a struttura di a reta di gel di G80 hè severamente dannighjata dopu chì a quantità di deformazione supera 1,7%, è hè in un statu di suluzione.

Fig. 5-4 Modulu di almacenamento (G′) è modulu di perdita (G″) versus strain per i mischi HPS/HPMC cù u diversu gradu di sostituzione idropropilica di HPS (I simboli solidi è cavuti prisentanu G′ è G″, rispettivamente)

Fig. 5-5 tan δ vs. deformazione per una soluzione di mistura HPMC/HPS cù u differente gradi di sostituzione idropropilica di HPS

Pò esse vistu da a figura chì a regione viscoelastica lineale di HPS pura hè ovviamente ristretta cù a diminuzione di u gradu di sustituzzioni idrossipropile. In altri palori, cum'è u gradu di sustituzione idrossipropilica HPS aumenta, i cambiamenti significativi in ​​a curva tan δ tendenu à apparisce in a quantità di deformazione più alta. In particulare, a regione viscoelastica lineale di G80 hè a più stretta di tutti i campioni. Dunque, a regione viscoelastica lineale di G80 hè usata per determinà

Criteriums per a determinazione di u valore di a variabile di deformazione in a seguente serie di teste. Per u sistema di cumposti HPMC / HPS cù u listessu rapportu di cumpunimentu, a regione viscoelastica lineale si restringe ancu cù a diminuzione di u gradu di sustituzione idrossipropilica di HPS, ma l'effettu shrinking di u gradu di sustituzione hydroxypropyl in a regione viscoelastica lineale ùn hè micca cusì evidente.

5.3.3 Proprietà viscoelastiche durante u riscaldamentu è u rinfrescante

E proprietà viscoelastiche dinamiche di e soluzioni di HPMC / HPS composti di HPS cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica sò mostrati in Figura 5-6. Comu pò esse vistu da a figura, HPMC presenta quattru tappe durante u prucessu di riscaldamentu: una regione di plateau iniziale, duie tappe di furmazione di struttura è una regione di plateau finale. In u stadiu iniziale di u plateau, G′ < G″, i valori di G′ è G″ sò chjuchi, è tendenu à diminuisce ligeramente cù l'aumentu di a temperatura, chì mostra u cumpurtamentu viscoelasticu liquidu cumuni. A gelazione termale di HPMC hà duie tappe distinte di furmazione di struttura limitata da l'intersezzione di G′ è G″ (vale à dì, u puntu di transizione soluzione-gel, intornu à 49 ° C), chì hè coherente cù i rapporti precedenti. Consistente [160, 354]. Ad alta temperatura, a causa di associazione idrofobica e associazione idrofila, l'HPMC forma gradualmente una struttura di rete incrociata [344, 355, 356]. In a regione di u plateau di a coda, i valori di G′ è G″ sò elevati, chì indicanu chì a struttura di a rete di gel HPMC hè cumpletamente formata.

Queste quattru tappe di HPMC appariscenu in sequenza in ordine inversu cum'è a temperatura diminuite. L'intersezzione di G′ è G″ si sposta à a regione di bassa temperatura à circa 32 ° C durante a fase di raffreddamentu, chì pò esse dovutu à l'hystérésis [208] o l'effettu di condensazione di a catena à bassa temperatura [355]. Simile à HPMC, altri campioni durante u prucessu di riscaldamentu Ci sò ancu quattru tappe, è u fenomenu reversibile si verifica durante u prucessu di rinfrescante. Tuttavia, si pò vede da a figura chì G80 è A939 mostranu un prucessu simplificatu senza intersezzione trà G' è G ", è a curva di G80 ùn pare mancu. A zona di a piattaforma à a parte posteriore.

Per HPS pura, un gradu più altu di sustituzione idrossipropilica pò cambià a temperatura iniziale è finale di furmazione di gel, in particulare a temperatura iniziale, chì hè 61 ° C per G80, A939 è A1081, rispettivamente. , 62 °C è 54 °C. Inoltre, per i campioni HPMC / HPS cù u listessu rapportu di cumpunimentu, cum'è u gradu di sustituzione aumenta, i valori di G′ è G″ tendenu à diminuisce, chì hè coherente cù i risultati di studii precedenti [357, 358]. Quandu u gradu di sustituzione aumenta, a struttura di u gel diventa suave. Perciò, l'idrossipropilazione rompe la struttura ordinata dell'amido nativo e migliora la sua idrofilia [343].

Per i campioni di composti HPMC / HPS, sia G′ è G″ diminuinu cù l'aumentu di u gradu di sostituzione di idrossipropile HPS, chì era coherente cù i risultati di HPS pura. Inoltre, cù l'aghjunzione di HPMC, u gradu di sustituzione hà avutu un effettu significativu nantu à G′ L'effettu cù G" diventa menu pronunzianu.

E curve viscoelastiche di tutti i campioni compositi HPMC/HPS mostranu a stessa tendenza, chì currisponde à HPS à bassa temperatura è HPMC à alta temperatura. In altri palori, à a bassa temperatura, HPS domina e proprietà viscoelastiche di u sistema cumpostu, mentri à alta temperatura HPMC determina e proprietà viscoelastiche di u sistema cumpostu. Stu risultatu hè principalmente attribuitu à HPMC. In particulare, HPS hè un gelu friddu, chì cambia da un statu di gel à un statu di suluzione quandu si riscalda; à u cuntrariu, HPMC hè un gel caldu, chì forma gradualmente un gel cù struttura di rete di temperatura crescente. Per u sistema di compostu HPMC / HPS, à bassa temperatura, e proprietà di u gelu di u sistema compostu sò principarmenti cuntribuiti da u gelu friddu HPS, è à alta temperatura, à temperature calde, a gelazione di HPMC domina in u sistema compostu.

Fig. 5-6 Modulu di stoccaggio (G′), modulu di perdita (G″) è tan δ versus temperatura per a suluzione di mistura HPS/HPMC cù u diversu gradu di sostituzione idroipropilica di HPS

U modulu di u sistema compositu HPMC / HPS, cum'è previstu, hè trà i moduli di HPMC puri è HPS puri. Inoltre, u sistema cumplessu mostra G′> G″ in tutta a gamma di scansione di a temperatura, chì indica chì sia HPMC sia HPS ponu formà ligami d'idrogenu intermolecular cù molécule d'acqua, rispettivamente, è ponu ancu formà ligami intermoleculari di l'idrogenu cù l'altri. Inoltre, nantu à a curva di fattore di perdita, tutti i sistemi cumplessi anu un piccu tan δ à circa 45 ° C, chì indica chì a transizione di fase cuntinuu hè accaduta in u sistema cumplessu. Questa transizione di fasa serà discututa in a prossima 5.3.6. cuntinuà a discussione.

5.3.4 Effettu di a temperatura nantu à a viscosità composta

A capiscenu l'effettu di a temperatura nantu à e proprietà reologiche di i materiali hè impurtante per via di a larga gamma di temperature chì ponu accade durante u processu è u almacenamiento [359, 360]. In u intervalu di 5 ° C - 85 ° C, l'effettu di a temperatura nantu à a viscosità cumplessa di soluzioni di cumposti HPMC / HPS cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica HPS hè mostratu in Figura 5-7. Da a Figura 5-7 (a), pò esse vistu chì a viscosità cumplessa di HPS pura diminuite significativamente cù l'aumentu di a temperatura; a viscosità di HPMC puri diminuite ligeramente da l'iniziale à 45 ° C cù l'aumentu di a temperatura. migliurà.

E curve di viscosità di tutti i campioni cumposti mostranu tendenzi simili cù a temperatura, prima diminuendu cù a temperatura crescente è poi aumentendu cù a temperatura crescente. Inoltre, a viscosità di i campioni cumposti hè più vicinu à quella di HPS à bassa temperatura è più vicinu à quella di HPMC à alta temperatura. Stu risultatu hè ancu ligatu à u peculiar comportamentu di gelazione di HPMC è HPS. A curva di viscosità di a mostra cumposta hà dimustratu una transizione rapida à 45 ° C, probabilmente per una transizione di fase in u sistema cumpostu HPMC / HPS. Tuttavia, vale a pena nutà chì a viscosità di u G80/HPMC 5: 5 campionu cumpostu à alta temperatura hè più altu ch'è quellu di HPMC puri, chì hè principalmente duvuta à a più alta viscosità intrinseca di G80 à alta temperatura [361]. Sottu u listessu rapportu di cumpusizioni, a viscosità cumposta di u sistema di cumpunimentu diminuisce cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropile HPS. Dunque, l'intruduzioni di gruppi idrossipropilici in molécule di amido pò purtà à a rottura di ligami intramoleculari di l'idrogenu in molécule di amidu.

Fig. 5-7 Viscosità cumplessa versus temperatura per miscele HPS/HPMC cù u diversu gradu di sostituzione idroipropilica di HPS

L'effettu di a temperatura nantu à a viscosità cumplessa di u sistema compostu HPMC / HPS cunforma à a relazione di Arrhenius in un certu intervallu di temperatura, è a viscosità cumplessa hà una relazione esponenziale cù a temperatura. L'equazioni di Arrhenius hè a siguenti:

Frà elli, η* hè a viscosità cumplessa, Pa s ;

A hè una constante, Pa s;

T hè a temperatura assoluta, K;

R hè a constante di gas, 8,3144 J·mol–1·K–1;

E hè l'energia di attivazione, J·mol–1.

Fitted secondu a formula (5-3), a curva di viscosità-temperature di u sistema compostu pò esse divisu in dui parti secondu u piccu tan δ à 45 °C; u sistema cumpostu à 5 °C - 45 °C è 45 °C - 85 ° I valori di l'energia di attivazione E è a custante A ottenuta da fitting in a gamma di C sò mostrati in a Tabella 5-3. I valori calculati di l'energia di attivazione E sò trà -174 kJ·mol-1 è 124 kJ·mol-1, è i valori di a constante A sò trà 6,24×10-11 Pa·s è 1,99×1028 Pa·s. In u range di adattazione, i coefficienti di correlazione adattati eranu più alti (R2 = 0.9071 -0.9892) eccettu per a mostra G80 / HPMC. L'esemplariu G80/HPMC hà un coefficiente di correlazione più bassu (R2 = 0,4435) in a gamma di temperatura di 45 ° C - 85 ° C, chì pò esse dovutu à a durezza intrinsecamente più alta di G80 è u so pesu più veloce cumparatu cù altre freccia di cristallizazione HPS. 362]. Sta pruprietà di G80 face più prubabile di furmà composti non homogeni quandu cumposti cù HPMC.

In u intervallu di temperatura di 5 ° C - 45 ° C, u valore E di u campione compositu HPMC / HPS hè ligeramente più bassu di quellu di HPS puru, chì pò esse dovutu à l'interazzione trà HPS è HPMC. Reduce a dependenza di a temperatura di a viscosità. U valore E di HPMC puru hè più altu ch'è quellu di l'altri campioni. L'energii di attivazione per tutti i campioni chì cuntenenu amidu eranu valori pusitivi bassi, chì indicanu chì à e temperature più bassu, a diminuzione di a viscosità cù a temperatura era menu pronunzianu è e formulazioni mostranu una texture simile à l'amido.

Tabella 5-3 Parametri di l'equazioni di Arrhenius (E: energia di attivazione; A: constante; R 2: coefficient di determinazione) da Eq. (1) per i mischi HPS/HPMC cù diversi gradi di idrossipropilazione di HPS

Tuttavia, in a gamma di temperatura più altu di 45 ° C - 85 ° C, u valore E cambiatu qualitativamente trà HPS puri è campioni compositi HPMC/HPS, è u valore E di HPS puri era 45,6 kJ·mol-1 - In a gamma di 124 kJ·mol-1, i valori E di i cumplessi sò in a gamma di -3.77 kJ·mol-1– -72.2 kJ·mol-1. Stu cambiamentu dimustra u forte effettu di HPMC nantu à l'energia di attivazione di u sistema cumplessu, cum'è u valore E di HPMC pura hè -174 kJ mol-1. I valori E di l'HPMC pura è u sistema cumpostu sò negativi, chì indicanu chì à a temperatura più alta, a viscosità aumenta cù a temperatura crescente, è u compostu presenta una struttura di cumportamentu HPMC-like.

L'effetti di HPMC è HPS nantu à a viscosità cumplessa di i sistemi composti HPMC / HPS à alta temperatura è bassa temperatura sò coerenti cù e proprietà viscoelastiche discutite.

5.3.5 Proprietà meccanica dinamica

Le figure 5-8 mostrano le curve di scansione di frequenza a 5 °C di soluzioni composte HPMC/HPS di HPS con diversi gradi di sostituzione idrossipropilica. Pò esse vistu da a figura chì l'HPS puru mostra un cumpurtamentu tipicu di u solidu (G′> G″), mentri HPMC hè un cumpurtamentu liquidu (G′ <G″). Tutte e formulazioni HPMC / HPS mostranu un cumpurtamentu solidu. Per a maiò parte di i campioni, sia G′ è G″ aumentanu cù a frequenza crescente, chì indicanu chì u cumpurtamentu solidu di u materiale hè forte.

I HPMC puri mostranu una dipendenza di frequenza chjara chì hè difficiule di vede in campioni HPS puri. Cum'è previstu, u sistema cumplessu HPMC / HPS mostrava un certu gradu di dependenza di frequenza. Per tutti i campioni chì cuntenenu HPS, n′ hè sempre più bassu di n″, è G″ mostra una dipendenza di frequenza più forte di G′, chì indica chì questi campioni sò più elastici chè viscosi [352, 359, 363]. Dunque, u rendiment di i campioni cumposti hè principalmente determinatu da HPS, chì hè principalmente perchè HPMC presenta un statu di suluzione di viscosità più bassu à bassa temperatura.

Tabella 5-4 n′, n″, G0′ e G0″ per HPS/HPMC con differenti gradi di sostituzione idropropilica di HPS a 5 °C determinati da Eqs. (5-1) è (5-2)

Fig. 5-8 Modulu di almacenamiento (G′) è modulu di perdita (G″) versus frequenza per miscele HPS/HPMC cù u diversu gradu di sostituzione idroipropilica di HPS à 5 °C

I HPMC puri mostranu una dipendenza di frequenza chjara chì hè difficiule di vede in campioni HPS puri. Cum'è aspittatu per u cumplessu HPMC / HPS, u sistema di ligandi mostrava un certu gradu di dependenza di frequenza. Per tutti i campioni chì cuntenenu HPS, n′ hè sempre più bassu di n″, è G″ mostra una dipendenza di frequenza più forte di G′, chì indica chì questi campioni sò più elastici chè viscosi [352, 359, 363]. Dunque, u rendiment di i campioni cumposti hè principalmente determinatu da HPS, chì hè principalmente perchè HPMC presenta un statu di suluzione di viscosità più bassu à bassa temperatura.

Le figure 5-9 mostrano le curve di scansione di frequenza di soluzioni composte HPMC/HPS di HPS con diversi gradi di sostituzione idrossipropilica a 85 °C. Comu pò esse vistu da a figura, tutti l'altri campioni HPS eccettu A1081 esibìu un cumpurtamentu tipicu solidu. Per A1081, i valori di G' è G" sò assai vicini, è G' hè un pocu più chjucu di G ", chì indica chì A1081 si cumporta cum'è un fluidu.

Questu pò esse perchè A1081 hè un gelu friddu è sottumette una transizione di gel à suluzione à alta temperatura. Per d 'altra banda, per i campioni cù a listessa proporzione di cumpunimentu, i valori di n′, n″, G0′ è G0″ (Table 5-5) tutti diminuinu cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropilica, chì indicanu chì l'idrossipropilazione diminuì u solidu- cumportamentu di l'amidu à alta temperatura (85 ° C). In particulare, n′ è n″ di G80 sò vicinu à 0, chì mostranu un forte cumportamentu solidu; in cuntrastu, i valori n′ è n″ di A1081 sò vicinu à 1, chì mostra un forte cumpurtamentu fluidu. Questi valori di n' è n" sò coerenti cù i dati per G' è G ". Inoltre, cum'è pò esse vistu da e Figure 5-9, u gradu di sustituzione hydroxypropyl pò migliurà significativamente a dependenza di frequenza di HPS à alta temperatura.

Fig. 5-9 Modulu di almacenamento (G′) è modulu di perdita (G″) versus frequenza per miscele HPS/HPMC cù u diversu gradu di sostituzione idroipropilica di HPS à 85 °C

I figuri 5-9 mostranu chì HPMC mostra un cumpurtamentu tipicu di solidu (G′> G″) à 85 ° C, chì hè principalmente attribuitu à e so proprietà di termogel. Inoltre, u G′ è G″ di HPMC varianu cù a freccia L'aumentu ùn hà micca cambiatu assai, chì indica chì ùn hà micca una dipendenza di freccia chjaru.

Per u sistema compostu HPMC / HPS, i valori di n′ è n″ sò tramindui vicinu à 0, è G0′ hè significativamente più altu ch'è G0 (Table″ 5-5), cunfirmendu u so cumpurtamentu solidu. Per d 'altra banda, a sustituzione idrossipropilica più alta pò trasfurmà HPS da u solidu cum'è un cumpurtamentu liquidu, un fenomenu chì ùn si trova micca in e soluzioni cumposti. Inoltre, per u sistema cumpostu aghjuntu cù HPMC, cù l'aumentu di a freccia, G' è G" sò stati relativamente stabile, è i valori di n' è n" eranu vicinu à quelli di HPMC. Tutti questi risultati suggerenu chì HPMC domina a viscoelasticità di u sistema cumpostu à a temperatura alta di 85 ° C.

Tabella 5-5 n′, n″, G0′ e G0″ per HPS/HPMC con diversa sostituzione idropropilica di HPS a 85 °C determinata da Eqs. (5-1) è (5-2)

5.3.6 Morfologia di u sistema compostu HPMC / HPS

A transizione di fase di u sistema compostu HPMC / HPS hè stata studiata da un microscopiu otticu di tintura di iodu. U sistema di compostu HPMC / HPS cù un rapportu di cumpostu di 5: 5 hè statu pruvatu à 25 ° C, 45 ° C è 85 ° C. L'imaghjini di u microscopiu luminosu macchiatu quì sottu sò mostrati in Figure 5-10. Pò esse vistu da a figura chì dopu a tintura cù iodu, a fase HPS hè tinta in un culore più scuru, è a fase HPMC mostra un culore più chjaru perchè ùn pò micca esse tintu da iodu. Dunque, e duie fasi di HPMC / HPS ponu esse chjaramente distinti. À a temperatura più alta, l'area di e regioni scure (fase HPS) aumenta è l'area di e regioni luminose (fase HPMC) diminuisce. In particulare, à 25 ° C, HPMC (culore luminoso) hè a fase cuntinuu in u sistema compostu HPMC / HPS, è a piccula fase HPS sferica (culore scuru) hè dispersa in a fase continua HPMC. In cuntrastu, à 85 ° C, HPMC hè diventatu una fase dispersa assai chjuca è di forma irregulare dispersa in a fase continua HPS.

Fig. 5-8 Morfologie di miscele HPMC/HPS tinte 1:1 à 25 °C, 45 °C è 85 °C

Cù l'aumentu di a temperatura, ci deve esse un puntu di transizione di a morfologia di fasi di a fase cuntinuu da HPMC à HPS in u sistema compostu HPMC / HPS. In teoria, deve accade quandu a viscosità di HPMC è HPS sò listessi o assai simili. Comu pò esse vistu da e micrografie à 45 ° C in i Figure 5-10, u tipicu diagramma di fasi "sea-insula" ùn appare micca, ma una fase co-continua hè osservata. Cette observation confirme également le fait qu'une transition de phase de la phase continue a pu se produire au pic tan δ dans la courbe facteur de dissipation-température discutée en 5.3.3.

Si pò ancu vede da a figura chì à a bassa temperatura (25 ° C), alcune parti di a fase HPS dispersa scura mostranu un certu gradu di culore brillanti, chì pò esse perchè una parte di a fase HPMC esiste in a fase HPS in u forma di una fase dispersa. mezzu. Coincidentamente, à alta temperatura (85 ° C), alcune piccule particelle scure sò distribuite in a fase dispersa HPMC di culore luminoso, è queste piccule particelle scure sò a fase cuntinuu HPS. Queste osservazioni suggerenu chì un certu gradu di mesophase esiste in u sistema di compostu HPMC-HPS, cusì indicanu ancu chì HPMC hà una certa cumpatibilità cù HPS.

5.3.7 Schema schematicu di a transizione di fase di u sistema compostu HPMC / HPS

Basatu annantu à u cumpurtamentu reologicu classicu di suluzione polimeru è punti di gel composite [216, 232] è a paraguni cù i cumplessi discututi in u paper, hè prupostu un mudellu di principiu per a trasfurmazioni strutturali di i complessi HPMC / HPS cù a temperatura, cum'è mostra in Fig. 5-11.

Fig. 5-11 Strutture schematiche di a transizione sol-gel di HPMC (a); HPS (b); è HPMC/HPS (c)

U cumpurtamentu di u gelu di HPMC è u so meccanismo di transizione solu solu-gel hè statu studiatu assai [159, 160, 207, 208]. Unu di i più accettati hè chì e catene HPMC esistenu in suluzione in forma di fascii aggregati. Questi cluster sono interconnessi avvolgendo alcune strutture di cellulosa non sostituite o scarsamente solubili, e sono collegati a regioni densamente sostituite da aggregazione idrofobica di gruppi metilici e gruppi idrossilici. A bassa temperatura, e molecule d'acqua formanu strutture simili a gabbie fora di gruppi metil-idrofobici è strutture di gusci d'acqua fora di gruppi idrofili cum'è gruppi idrossilici, impedendu chì HPMC formi legami d'idrogenu intercatena à basse temperature. Quandu a temperatura aumenta, HPMC assorbe l'energia è queste strutture di cage d'acqua è di cunchiglia d'acqua sò rotte, chì hè a cinetica di a transizione suluzione-gel. A rupture di a gabbia d'acqua è a cunchiglia di l'acqua espone i gruppi metili è idrossipropilici à l'ambiente aquoso, risultatu in un aumentu significativu di u voluminu liberu. A temperatura più alta, a causa dell'associazione idrofobica di gruppi idrofobici e dell'associazione idrofila di gruppi idrofili, si forma infine la struttura a rete tridimensionale del gel, come mostrato in Figura 5-11(a).

Dopu à a gelatinizazione di l'amido, l'amilosa si dissolve da i granuli di amido per furmà una struttura elicoidale unica cavuta, chì hè continuamente avvolta è infine presenta un statu di bobine aleatorii. Questa struttura ad elica singola forma una cavità idrofobica all'interno e una superficie idrofila all'esterno. Sta struttura densa di amidu li dà una stabilità megliu [230-232]. Dunque, HPS esiste in forma di bobine aleatorie variabili cù alcuni segmenti elicoidali allungati in una soluzione acquosa à alta temperatura. Quandu a temperatura diminuite, i ligami di l'idrogenu trà HPS è molécule d'acqua sò rotti è l'acqua ligata hè persa. Infine, una struttura di rete tridimensionale hè furmata per via di a furmazione di ligami d'idrogenu trà e catene moleculari, è si forma un gel, cum'è mostra in Figura 5-11 (b).

Di solitu, quandu dui cumpunenti cù viscosità assai diffirenti sò cumposti, u cumpunente d'alta viscosità tende à furmà una fase dispersa è hè dispersa in a fase cuntinua di u cumpunente di viscosità bassa. À basse temperature, a viscosità di HPMC hè significativamente più bassa di quella di HPS. Dunque, HPMC forma una fase cuntinua chì circundava a fase di gel HPS di alta viscosità. À i bordi di e duie fasi, i gruppi idrossilici nantu à e catene HPMC perde una parte di l'acqua ligata è formanu ligami d'idrogenu intermolecular cù e catene moleculari HPS. Duranti u prucessu di riscaldamentu, e catene moleculari HPS si sò spustate per l'assunzione di abbastanza energia è formanu ligami d'idrogenu cù e molécule d'acqua, risultatu in a rupture di a struttura di gel. À u listessu tempu, a struttura di gabbia d'acqua è a struttura di cunchiglia d'acqua nantu à a catena HPMC sò state distrutte è gradualmente rotte per espose i gruppi idrofili è i gruppi idrofobici. À alta temperatura, HPMC forma una struttura di rete di gel per via di i legami intermoleculari di l'idrogenu è l'associazione idrofobica, è diventa cusì una fase dispersa di viscosità alta dispersa in a fase continua HPS di bobine casuali, cum'è mostra in Figura 5-11 (c). Dunque, HPS è HPMC dominavanu e proprietà reologiche, proprietà di gel è morfologia di fasi di i geli composti à bassa è alta temperatura, rispettivamente.

L'intruduzione di gruppi idrossipropilici in molécule di amido rompe a so struttura interna di legami d'idrogenu intramoleculare ordinata, cusì chì e molécule di amilose gelatinizzate sò in un statu gonfiatu è allungatu, chì aumenta u voluminu di idratazione efficace di e molécule è impedisce a tendenza di e molécule di amido à intrecciare casualmente. in suluzione acquosa [362]. Dunque, le proprietà ingombranti e idrofile di idrossipropile rendono difficile la ricombinazione di catene molecolari di amilosio e la formazione di regioni di reticolazione [233]. Dunque, cù a diminuzione di a temperatura, cumparatu cù l'amidu nativu, l'HPS tende à furmà una struttura di rete di gel più larga è più suave.

Cù l'aumentu di u gradu di sustituzione hydroxypropyl, ci sò più frammenti elicoidali allungati in a suluzione HPS, chì ponu formate più ligami d'idrogenu intermolecular cù a catena molecular HPMC à u cunfini di e duie fasi, furmendu cusì una struttura più uniforme. Inoltre, l'idrossipropilazione riduce a viscosità di l'amidu, chì riduce a diferenza di viscosità trà HPMC è HPS in a formulazione. Dunque, u puntu di transizione di fase in u sistema cumplessu HPMC / HPS cambia à a bassa temperatura cù l'aumentu di u gradu di sostituzione di idrossipropile HPS. Questu pò esse cunfirmatu da u cambiamentu bruscu di a viscosità cù a temperatura di i campioni ricostituiti in 5.3.4.

5.4 Riassuntu di u Capitulu

In questu capitulu, sò state preparate soluzioni di cumposti HPMC / HPS cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica HPS, è l'effettu di u gradu di sustituzione idrossipropilica HPS nantu à e proprietà reologiche è e proprietà di gel di u sistema di compostu di gel HPMC / HPMC friddu è caldu hè statu investigatu da un reometru. A distribuzione di fasi di u sistema compositu di gelu friddu è caldu HPMC / HPS hè stata studiata da l'analisi di u microscopiu otticu di tintura di iodu. I risultati principali sò i seguenti:

1. À a temperatura di l'ambienti, a viscosità è u diluimentu di tagliola di a suluzione di compostu HPMC / HPS diminuite cù l'aumentu di u gradu di sostituzione di idrossipropile HPS. Questu hè principalmente perchè l'intruduzione di u gruppu idrossipropile in a molècula di amido distrugge a so struttura di legami intramoleculari di l'idrogenu è migliora l'idrofilia di l'amido.
2. À a temperatura di l'ambienti, a viscosità zero-shear h0, l'indice di flussu n, è u coefficiente di viscosità K di e soluzioni di cumposti HPMC / HPS sò affettati da l'HPMC è l'idrossipropilazione. Cù l'aumentu di u cuntenutu di HPMC, a viscosità di taglio zero h0 diminuisce, l'indice di flussu n aumenta, è u coefficient di viscosità K diminuite; a viscosità di taglio zero h0, l'indice di flussu n è u coefficient di viscosità K di HPS puri tutti aumentanu cù l'idrossile. ma per u sistema cumpostu, a viscosità di taglio zero h0 diminuisce cù l'aumentu di u gradu di sustituzzioni, mentri l'indici di flussu n è a constante di viscosità K aumentanu cù l'aumentu di u gradu di sustituzzioni.
3. U metudu di cisura cù pre-shearing è a tixotropia in trè fasi ponu riflette più precisamente a viscosità, e proprietà di flussu è a tixotropia di a suluzione composta.
4. A regione viscoelastica lineare di u sistema compostu HPMC / HPS si restringe cù a diminuzione di u gradu di sustituzione idrossipropilica di HPS.
5. In questu sistema di compostu di gel friddu-caldo, HPMC è HPS ponu formate fasi cuntinue à temperature basse è alte, rispettivamente. Stu cambiamentu di a struttura di fasa pò influenzà significativamente a viscosità cumplessa, e proprietà viscoelastiche, a dependenza di frequenza è e proprietà di gel di u gel cumplessu.
6. Cum'è fasi disperse, HPMC è HPS ponu determinà e proprietà reologiche è e proprietà di gel di sistemi composti HPMC / HPS à temperature alte è bassu, rispettivamente. E curve viscoelastiche di i campioni compositi HPMC/HPS eranu coherenti cù HPS à bassa temperatura è HPMC à alta temperatura.
7. U differente gradu di mudificazione chimica di a struttura di amido hà avutu ancu un effettu significativu nantu à e proprietà di gel. I risultati mostranu chì a viscosità cumplessa, u modulu di almacenamento è u modulu di perdita diminuiscenu tutti cù l'aumentu di u gradu di sostituzione di l'idrossipropile HPS. Per quessa, l'idrossipropilazione di l'amidu nativu pò disturbà a so struttura ordinata è aumentà l'idrofilia di l'amidu, risultatu in una struttura di gel morbida.
8. L'idrossipropilazione pò riduce u cumpurtamentu solidu di e soluzioni di amido à bassa temperatura è u cumpurtamentu liquidu à alta temperatura. À a bassa temperatura, i valori di n′ è n″ sò diventati più grande cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropile HPS; à alta temperatura, i valori n′ è n″ sò diventati più chjuchi cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropile HPS.
9. A relazione trà a microstruttura, e proprietà reologiche è e proprietà di gel di u sistema compositu HPMC / HPS hè stata stabilita. Sia u cambiamentu bruscu in a curva di viscosità di u sistema cumpostu è u piccu tan δ in a curva di fattore di perdita appariscenu à 45 ° C, chì hè coherente cù u fenomenu di fase co-continuous osservatu in a micrografia (à 45 ° C).

In riassuntu, u sistema compositu di gelu friddu-caldu HPMC / HPS mostra una morfologia è e proprietà di fasi cuntrullate da a temperatura speciale. Attraversu diverse mudificazioni chimichi di amidu è cellulosa, u sistema di compostu di gelu friddu è caldu HPMC / HPMC pò esse usatu per u sviluppu è l'applicazione di materiali intelligenti d'altu valore.

Capitulu 6 Effetti di u Gradu di Sustituzione HPS nantu à Pruprietà è Compatibilità Sistemi di Membrane Composite HPMC / HPS

Pò esse vistu da u Capitulu 5 chì u cambiamentu di a struttura chimica di i cumpunenti in u sistema compostu determina a diffarenza di e proprietà reologiche, proprietà di gel è altre proprietà di trasfurmazioni di u sistema compostu. U rendiment generale hà un impattu significativu.

Stu capitulu si focalizeghja nantu à l'influenza di a struttura chimica di i cumpunenti nantu à a microstruttura è e proprietà macroscòpiche di a membrana composita HPMC / HPS. Cumminatu cù l'influenza di u Capitulu 5 nantu à e proprietà reologiche di u sistema compositu, e proprietà reologiche di u sistema compositu HPMC / HPS sò stabiliti - relazione trà e proprietà di film.

6.1 Materiale è Equipamentu

6.1.1 Principali materiali sperimentali

6.1.2 Strumenti principali è equipaggiu

6.2 Metudu spirimintali

6.2.1 Preparazione di membrane composite HPMC/HPS cù diversi gradi di sostituzione di idrossipropile HPS

A cuncentrazione tutale di a suluzione composta hè 8% (w / w), u rapportu di cumpostu HPMC / HPS hè 10: 0, 5: 5, 0: 10, u plastificante hè 2.4% (w / w) polyethylene glycol, U comestible. U film compositu di HPMC / HPS hè statu preparatu da u metudu di casting. Per u metudu di preparazione specificu, vede 3.2.1.

6.2.2 Struttura di microdominio di membrane composite HPMC/HPS cù diversi gradi di sostituzione idrossipropile HPS

6.2.2.1 U principiu di l'analisi di a microstruttura di a radiazione di sincrotrone a scattering di raghji X à picculi anguli

Small Angel X-ray Scattering (SAXS) si riferisce à u fenomenu di scattering causatu da u fasciu di raghji X chì irradieghja a mostra in prova in un angulu chjucu vicinu à u fasciu di raghji X. Basatu nantu à a diffarenza di densità di l'elettroni in nanoscala trà u scatterer è u mediu circundante, a scattering di raghji X à picculi anguli hè comunmente utilizata in u studiu di materiali polimeri solidi, colloidali è liquidi in a nanoscala. In cunfrontu cù a tecnulugia di diffrazione di raghji X à grande angulu, SAXS pò uttene infurmazione strutturale à una scala più grande, chì pò esse usata per analizà a conformazione di catene moleculari di polimeri, strutture di longu periodu, è a struttura di fasi è a distribuzione di fasi di sistemi cumplessi di polimeri. . A fonte di luce X-ray Synchrotron hè un novu tipu di fonte di luce d'altu rendiment, chì hà i vantaghji di alta purezza, alta polarizazione, polsu strettu, alta luminosità è alta collimazione, cusì pò ottene l'infurmazione strutturale nanoscala di i materiali più rapidamente. è precisamente. L'analisi di u spettru SAXS di a sustanza misurata pò ottene qualitativamente l'uniformità di a densità di nuvola elettronica, l'uniformità di a densità di nuvola elettronica monofase (deviazione positiva da u teorema di Porod o Debye), è a chiarezza di l'interfaccia bifase (deviazione negativa da Porod). o Teorema di Debye). ), scatterer self-similità (s'ellu hà features, fractal), dispersity scatterer (monodispersity o polydispersity determinate da Guinier) è altre infurmazione, è a dimensione fractal scatterer, radius gyration, è strata mediu di unità ripetiri pò dinù esse uttenutu quantitatively. Spessore, dimensione media, frazione di volumi di scatterer, superficia specifica è altri parametri.

6.2.2.2 Metudu di prova

À l'Australian Synchrotron Radiation Center (Clayton, Victoria, Australia), a fonte di radiazione di sincrotrone di terza generazione avanzata di u mondu (flussu 1013 fotoni / s, lunghezza d'onda 1,47 Å) hè stata aduprata per determinà a struttura di u micro-dominiu è altre informazioni relative di u compostu. filmu. U mudellu di scattering bidimensionale di l'esempiu di prova hè statu cullatu da u detector Pilatus 1M (169 × 172 μm area, 172 × 172 μm pixel size), è a mostra misurata era in a gamma di 0.015 < q < 0.15 Å−1 ( q hè u vettore di scattering) A curva interna unidimensionale di scattering di raghji X à picculi anguli hè ottenuta da u mudellu di scattering bidimensionale da u software ScatterBrain, è u vettore di scattering q è l'angolo di scattering 2 sò cunvertiti da a formula i / , induve hè a lunghezza d'onda di i raggi X. Tutte e dati sò stati pre-normalizzati prima di l'analisi di dati.

6.2.3 Analisi termogravimetrica di membrane composite HPMC/HPS cù diversi gradi di sostituzione idrossipropilica HPS

6.2.3.1 Principiu di l'analisi termogravimetrica

U listessu cum'è 3.2.5.1

6.2.3.2 Metudu di prova

Vede 3.2.5.2

6.2.4 Proprietà di trazione di film compositi HPMC / HPS cù diversi gradi di sostituzione idrossipropilica HPS

6.2.4.1 Principiu di l'analisi di a pruprietà di a tensione

U listessu cum'è 3.2.6.1

6.2.4.2 Metudu di prova

Vede 3.2.6.2

Utilizendu u standard ISO37, hè tagliatu in splines in forma di dumbbell, cù una lunghezza tutale di 35 mm, una distanza trà e linee di marcatura di 12 mm, è una larghezza di 2 mm. Tutti i specimens sò stati equilibrati à 75% di umidità per più di 3 d.

6.2.5 Permeabilità à l'ossigenu di membrane composite HPMC/HPS cù diversi gradi di sostituzione idrossipropilica HPS

6.2.5.1 Principiu di l'analisi di permeabilità di l'ossigenu

U listessu cum'è 3.2.7.1

6.2.5.2 Metudu di prova

Vede 3.2.7.2

6.3 Risultati è discussioni

6.3.1 Analisi di struttura cristallina di film compositi HPMC/HPS cù diversi gradi di sostituzione idrossipropilica HPS

A Figura 6-1 mostra i spettri di scattering di raghji X d'angolo di i filmi compositi HPMC / HPS cù diversi gradi di sostituzione di idrossipropile HPS. Si pò vede da a figura chì in a scala relativamente grande di q > 0,3 Å (2θ > 40), i picchi caratteristici evidenti appariscenu in tutti i campioni di membrana. Da u mudellu di scattering X-ray di u filmu di cumpunenti puri (Fig. 6-1a), HPMC puri hà un piccu caratteristicu di scattering X-ray forte à 0,569 Å, chì indica chì HPMC hà un piccu di scattering di raghji X in u largu angulu. regione di 7,70 (2θ > 50). Picchi caratteristici di cristalli, chì indicanu chì HPMC hà una certa struttura cristallina quì. I campioni di film di amido puri A939 è A1081 mostravanu un piccu distintu di scattering di raghji X à 0.397 Å, chì indica chì HPS hà un piccu caratteristicu cristallinu in a regione wide-angle di 5.30, chì currisponde à u piccu cristallinu di l'amidu di tipu B. Pò esse chjaramente vistu da a figura chì A939 cù a sustituzione idrossipropilica bassa hà una zona di piccu più grande chì A1081 cù una sustituzione alta. Questu hè principarmenti perchè l'intruduzioni di u gruppu idrossipropile in a catena moleculare di l'amido rompe a struttura urdinata originale di e molécule di amido, aumenta a difficultà di riarrangiamentu è a cross-linking trà e catene molecolari di amido, è riduce u gradu di recristallizazione di amido. Cù l'aumentu di u gradu di sustituzione di u gruppu hydroxypropyl, l'effettu inhibitore di u gruppu hydroxypropyl nantu à a recristalizazione di l'amidu hè più evidenti.

Pò esse vistu da i spettri di scattering di raghji X à picculi anguli di i campioni composti (Fig. 6-1b) chì i filmi compositi HPMC-HPS tutti mostravanu picchi caratteristici evidenti à 0.569 Å è 0.397 Å, currispundenti à u cristallu 7.70 HPMC. cime caratteristiche, rispettivamente. L'area di punta di a cristallizazione HPS di u film compositu HPMC / A939 hè significativamente più grande di quella di u film compositu HPMC / A1081. U riarrangiamentu hè soppresso, chì hè coherente cù a variazione di l'area di u piccu di cristallizazione HPS cù u gradu di sustituzione idrossipropilica in i filmi di cumpunenti puri. L'area di u piccu cristallina chì currisponde à HPMC à 7,70 per i membrani composti cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica HPS ùn hà micca cambiatu assai. In cunfrontu cù u spettru di campioni di cumpunenti puri (Fig. 5-1a), l'area di i picchi di cristallizazione HPMC è i picchi di cristallizazione HPS di i campioni composti diminuinu, chì indicò chì per mezu di a cumminazzioni di i dui, HPMC è HPS puderia esse efficace per l'altru gruppu. U fenomenu di recristalizazione di u materiale di separazione di film ghjucanu un certu rolu inhibitore.

Fig. 6-1 Spettri SAXS di filmi blend HPMC/HPS cù vari gradi di sostituzione idrossipropilica di HPS

In cunclusioni, l'aumentu di u gradu di sustituzione di l'idrossipropile HPS è a cumpusizioni di i dui cumpunenti ponu inibisce u fenomenu di recristalizazione di a membrana composita HPMC / HPS in una certa misura. L'aumentu di u gradu di sustituzione hydroxypropyl di HPS hà impeditu principalmente a recristalizazione di HPS in a membrana composta, mentre chì u compostu di dui cumpunenti hà ghjucatu un certu rolu inhibitore in a recristalizazione di HPS è HPMC in a membrana composta.

6.3.2 Analisi di struttura frattale autosimile di membrane composite HPMC/HPS con diversi gradi di sostituzione idrossipropilica HPS

A durata media di a catena (R) di e molécule di polisaccharide cum'è e molécule di amido è di cellulosa hè in a gamma di 1000-1500 nm, è q hè in a gamma di 0,01-0,1 Å-1, cù qR >> 1. A formula di porodu, i campioni di film di polisaccaridi ponu esse vistu A relazione trà l'intensità di scattering di raghji X à picculi anguli è l'angolo di scattering hè:

Frà questu, I (q) sò l'intensità di scattering di raghji X à picculi anguli;

q hè l'angolo di scattering;

α est la pente de Porod.

La pente α de Porod est liée à la structure fractale. Se α < 3, indica chì a struttura di u materiale hè relativamente solta, a superficia di u scatterer hè liscia, è hè un frattale di massa, è a so dimensione frattale D = α; se 3 < α < 4, indica chì a struttura di u materiale hè densu è u scatterer hè a superficia rugosa, chì hè un frattale di superficia, è a so dimensione frattale D = 6 - α.

La Figura 6-2 mostra i grafici lnI(q)-lnq di membrane composite HPMC/HPS con diversi gradi di sostituzione idrossipropile HPS. Si pò vede da a figura chì tutti i campioni prisentanu una struttura fractale auto-simili in un certu intervallu, è a pendenza di Porod α hè menu di 3, chì indica chì u film compositu presenta frattale di massa, è a superficia di u film compositu hè relativamente relativamente. liscia. E dimensioni frattali di massa di membrane composite HPMC / HPS cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica HPS sò mostrate in a Tabella 6-1.

A Tabella 6-1 mostra a dimensione frattale di membrane composite HPMC / HPS cù diversi gradi di sostituzione di idrossipropile HPS. Pò esse vistu da a tavula chì per i campioni HPS puri, a dimensione frattale di A939 sustituitu cù idrossipropile bassu hè assai più altu ch'è quellu di A1081 sustituitu cù idrossipropile altu, chì indica chì cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropilica, in a membrana. A densità di a struttura auto-simile hè significativamente ridutta. Questu hè chì l'intruduzioni di gruppi idrossipropilici nantu à a catena molekulari di l'amido impedisce significativamente u ligame mutuale di i segmenti HPS, risultannu in una diminuzione di a densità di a struttura auto-simile in a film. I gruppi idrossipropilici idrofili ponu formate ligami d'idrogenu intermoleculari cù molécule d'acqua, riducendu l'interazzione trà i segmenti molecolari; gruppi idrossipropilici più grandi limitanu a ricombinazione è a cross-linking trà i segmenti molecolari di amido, cusì cù u crescente gradu di sostituzione idrossipropilica, HPS forma una struttura auto-simili più larga.

Per u sistema di compostu HPMC / A939, a dimensione frattale di HPS hè più altu ch'è quella di HPMC, chì hè perchè l'amidu si recristalizeghja, è una struttura più urdinata hè furmata trà e catene moleculari, chì porta à a struttura autosimili in a membrana. . Alta densità. A dimensione frattale di u campionu cumpostu hè più bassu di quellu di i dui cumpunenti puri, perchè per via di a cumpusizioni, u ligame mutuale di i segmenti molecolari di i dui cumpunenti hè impeditu l'un à l'altru, risultatu in a densità di strutture autosimili diminuite. In cuntrastu, in u sistema compostu HPMC / A1081, a dimensione fractale di HPS hè assai più bassu di quella di HPMC. Questu hè chì l'intruduzioni di gruppi idrossipropilici in molécule di amido inibisce significativamente a recristalizazione di l'amidu. A struttura auto-simile in u legnu hè più solta. À u listessu tempu, a dimensione frattale di u campionu compostu HPMC / A1081 hè più altu ch'è quellu di HPS puru, chì hè ancu significativamente sfarente da u sistema di compostu HPMC / A939. Struttura self-simile, i molécules HPMC di a catena pò entre in a cavità di a so struttura loose, migliurà cusì a densità di a struttura self-simili di HPS, chì indica ancu chì HPS cù una sustituzione idrossipropilica alta pò furmà un cumplessu più uniforme dopu a cumpusizioni. cù HPMC. ingredienti. Da i dati di pruprietà reologicu, si pò vede chì l'idrossipropilazione pò riduce a viscosità di l'amidu, cusì durante u prucessu di cumpunimentu, a diffarenza di viscosità trà i dui cumpunenti in u sistema di cumpunimentu hè ridutta, chì hè più favurevule à a furmazione di un homogeneu. compostu.

Fig. 6-2 Modelli lnI(q)-lnq è e so curve di adattazione per film di mistura HPMC/HPS cù vari gradi di sostituzione idrossipropilica di HPS

Tabella 6-1 Parametri di struttura frattale di film misti HPS/HPMC cù vari gradi di sostituzione idrossipropilica di HPS

Per i membrani cumposti cù a stessa proporzione di cumpunimentu, a dimensione frattale diminuisce ancu cù l'aumentu di u gradu di sustituzione di u gruppu idrossipropilu. L'intruduzioni di hydroxypropyl in a molécula di HPS pò riduce u ligame mutuale di segmenti di polimeru in u sistema cumpostu, riducendu cusì a densità di a membrana composta; L'HPS cun alta sustituzione idrossipropilica hà una megliu cumpatibilità cù HPMC, più faciule per furmà un compostu uniforme è densu. Per quessa, a densità di a struttura auto-simili in a membrana composta diminuite cù l'aumentu di u gradu di sustituzione di HPS, chì hè u risultatu di l'influenza cumuna di u gradu di sustituzzioni di HPS hydroxypropyl è a cumpatibilità di i dui cumpunenti in u compostu. sistema.

6.3.3 Analisi di stabilità termica di filmi compositi HPMC / HPS cù diversi gradi di sostituzione di idrossipropile HPS

L'analizzatore termogravimetricu hè statu utilizatu per pruvà a stabilità termica di i filmi composti commestibili HPMC / HPS cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica. A Figura 6-3 mostra a curva termogravimetrica (TGA) è a so curva di perdita di pisu (DTG) di i filmi composti cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica HPS. Pò esse vistu da a curva TGA in Figura 6-3 (a) chì i campioni di membrana composti cù diversi gradi di sostituzione di idrossipropile HPS. Ci hè dui tappe di cambiamentu termogravimetricu evidenti cù l'aumentu di a temperatura. Prima, ci hè una piccula tappa di perdita di pisu à 30 ~ 180 ° C, chì hè principalmente causata da a volatilizazione di l'acqua adsorbita da a macromolecula di polisaccharide. Ci hè una grande fase di perdita di pisu à 300 ~ 450 ° C, chì hè a vera fase di degradazione termica, principalmente causata da a degradazione termica di HPMC è HPS. Si pò ancu esse vistu da a figura chì e curve di perdita di pisu di HPS cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica sò simili è significativamente diffirenti da quelli di HPMC. Trà i dui tipi di curve di perdita di pisu per campioni HPMC puri è HPS puri.

Da e curve DTG in Figura 6-3 (b), si pò vede chì e temperature di degradazione termale di HPS puri cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica sò assai vicini, è e temperature di piccu di degradazione termale di i campioni A939 è A081 sò 310 ° C. è 305 ° C, rispittivamenti A temperatura di piccu di degradazione termale di campionu HPMC puru hè significativamente più altu ch'è quellu di HPS, è a so temperatura piccu hè 365 ° C; U film compositu HPMC / HPS hà dui picchi di degradazione termica nantu à a curva DTG, chì currisponde à a degradazione termica di HPS è HPMC, rispettivamente. Picchi caratteristici, chì indicanu chì ci hè un certu gradu di separazione di fasi in u sistema compositu cù un rapportu cumpostu di 5: 5, chì hè coherente cù i risultati di degradazione termale di u film compositu cù un rapportu compositu di 5: 5 in u Chapter 3. A temperatura di u piccu di degradazione termale di i campioni di film compositu HPMC / A939 eranu 302 ° C è 363 ° C, rispettivamente; a temperatura di piccu di degradazione termale di i campioni di film compositi HPMC/A1081 era 306 ° C è 363 ° C, rispettivamente. A temperatura massima di i campioni di film composti sò stati trasfiriti à temperature più bassu cà i campioni di cumpunenti puri, chì indicanu chì a stabilità termale di i campioni composti hè stata ridutta. Per i campioni cù a stessa ratio di cumpunimentu, a temperatura di u piccu di degradazione termale diminuite cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropilica, chì indica chì a stabilità termale di a film compostu diminuite cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropile. Questu hè chì l'intruduzioni di gruppi idrossipropilici in molécule di amido riduce l'interazzione trà i segmenti molecolari è impedisce a riarrangiamentu ordinatu di e molécule. Hè coherente cù i risultati chì a densità di strutture autosimili diminuite cù l'aumentu di u gradu di sustituzzioni hydroxypropyl.

Fig. 6-3 Curve TGA (a) è e so curve derivate (DTG) (b) di filmi di mistura HPMC / HPS cù vari gradi di sostituzione idrossipropilica di HPS

6.3.4 Analisi di e proprietà meccaniche di membrane composite HPMC/HPS cù diversi gradi di sostituzione di idrossipropile HPS

Fig. 6-5 Proprietà di trazione di film HPMC / HPS cù vari gradi di sostituzione idrossipropilica di HPS

E proprietà di tensione di i filmi compositi HPMC / HPS cù diversi gradi di sostituzione di idrossipropile HPS sò stati testati da un analizzatore di proprietà meccanica à 25 ° C è 75% di umidità relativa. I figuri 6-5 mostranu u modulu elasticu (a), l'allungamentu à a rottura (b) è a forza di trazione (c) di filmi compositi cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica HPS. Pò esse vistu da a figura chì per u sistema di compostu HPMC / A1081, cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS, u modulu elasticu è a forza di tensione di a film composite diminuite gradualmente, è l'allungamentu à a rottura aumentava significativamente, chì era coherente cù 3.3. 5 umidità media è alta. I risultati di e membrane cumposti cù diverse proporzioni di cumpunimentu eranu cunsistenti.

Per e membrane HPS puri, u modulu elasticu è a forza di trazione aumentanu cù a diminuzione di u gradu di sostituzione idrossipropilica HPS, suggerendu chì l'idrossipropilazione riduce a rigidità di a membrana composita è migliora a so flessibilità. Questu hè principalmente perchè cù l'aumentu di u gradu di sostituzione idrossipropilica, l'idrofilia di HPS aumenta, è a struttura di a membrana diventa più libera, chì hè coherente cù u risultatu chì a dimensione frattale diminuisce cù l'aumentu di u gradu di sostituzione in u picculu angolo X- prova di dispersione di raghji. In ogni casu, l'allungamentu à a rottura diminuisce cù a diminuzione di u gradu di sustituzione di u gruppu hydroxypropyl HPS, chì hè principalmente perchè l'intruduzioni di u gruppu hydroxypropyl in a molécula di amido pò impedisce a recristalizazione di l'amido. I risultati sò cunsistenti cù l'aumentu è a diminuzione.

Per a membrana composita HPMC / HPS cù u listessu rapportu compostu, u modulu elasticu di u materiale di a membrana aumenta cù a diminuzione di u gradu di sustituzione di l'idrossipropile HPS, è a forza di trazione è l'allungamentu à a rottura sia diminuite cù a diminuzione di u gradu di sustituzione. Hè da nutà chì e proprietà meccaniche di e membrani cumposti varienu cumplettamente cù a ratio di cumpunimentu cù i diversi gradi di sustituzzioni di l'HPS hydroxypropyl. Questu hè principalmente perchè e proprietà meccaniche di a membrana composta ùn sò micca solu affettate da u gradu di sustituzzioni HPS nantu à a struttura di a membrana, ma ancu da a cumpatibilità trà i cumpunenti in u sistema cumpostu. A viscosità di HPS diminuite cù l'aumentu di u gradu di sustituzione hydroxypropyl, hè più favurevule per furmà un compostu uniforme cumpostu.

6.3.5 Analisi di permeabilità di l'ossigenu di membrane composite HPMC / HPS cù diversi gradi di sostituzione di idrossipropile HPS

L'ossidazione causata da l'ossigenu hè u stadiu iniziale in parechje manere di pruvucà l'alterazione di l'alimentariu, cusì i filmi cumposti comestibili cù certe proprietà di barriera di l'ossigenu ponu migliurà a qualità di l'alimentariu è allargà a vita di l'alimentariu [108, 364]. Dunque, i tassi di trasmissione di l'ossigenu di e membrane composite HPMC / HPS cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica di HPS sò stati misurati, è i risultati sò mostrati in Figura 5-6. Pò esse vistu da a figura chì a permeabilità di l'ossigenu di tutte e membrani HPS puri hè assai più bassu di quella di membrani HPMC puri, chì indica chì e membrani HPS anu megliu proprietà di barriera di l'ossigenu cà e membrane HPMC, chì hè coherente cù i risultati previ. Per membrani HPS puri cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica, a velocità di trasmissione di l'ossigenu aumenta cù l'aumentu di u gradu di sustituzzioni, chì indica chì l'area induve l'ossigenu permeate in u materiale di a membrana aumenta. Questu hè coherente cù l'analisi di a microstruttura di scattering X-ray angulu chjucu chì a struttura di a membrana diventa più larga cù l'aumentu di u gradu di sustituzione hydroxypropyl, cusì u canali di permeazione di l'ossigenu in a membrana diventa più grande, è l'ossigenu in a membrana. permeate Cume l'area aumenta, a velocità di trasmissione di l'ossigenu aumenta ancu gradualmente.

Fig. 6-6 Permeabilità à l'ossigenu di i filmi HPS / HPMC cù vari gradi di sostituzione idrossipropilica di HPS

Per e membrane composite cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica HPS, a velocità di trasmissione di l'ossigenu diminuisce cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropilica. Questu hè principalmente perchè in u sistema di cumpunimentu 5: 5, HPS esiste in forma di fase dispersa in a fase cuntinuu HPMC di bassa viscosità, è a viscosità di HPS diminuisce cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropile. A più chjuca hè a diffarenza di viscosità, u più favurevule à a furmazione di un compostu omogeneu, u più tortuoso u canali di permeazione di l'ossigenu in u materiale di a membrana, è u più chjucu u ritmu di trasmissione di l'ossigenu.

6.4 Riassuntu di u Capitulu

In questu capitulu, i filmi cumposti comestibili HPMC / HPS sò stati preparati casting HPS è HPMC cù diversi gradi di sustituzione idrossipropilica, è aghjunghjendu polietilenglicol cum'è plastificante. L'effettu di diversi gradi di sustituzione idrossipropile HPS nantu à a struttura cristallina è a struttura di u microdominiu di a membrana composita hè statu studiatu da a tecnulugia di scattering di raghji X à a radiazione di sincrotrone. L'effetti di diversi gradi di sustituzione idrossipropile HPS nantu à a stabilità termica, e proprietà meccaniche è a permeabilità di l'ossigenu di e membrane composite è e so lege sò stati studiati da un analizzatore termogravimetricu, un tester di proprietà meccanica è un tester di permeabilità à l'ossigenu. I risultati principali sò i seguenti:

1. Per a membrana composita HPMC / HPS cù a stessa proporzione di cumpunimentu, cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropilica, l'area di u piccu di cristallizazione chì currisponde à HPS à 5.30 diminuisce, mentre chì l'area di u piccu di cristallizazione chì currisponde à HPMC à 7.70 ùn cambia assai, chì indicanu chì L'idrossipropilazione di l'amidu pò impedisce a recristalizazione di l'amidu in a film compostu.
2. In cunfrontu cù e membrani di cumpunenti puri di HPMC è HPS, i picchi di cristallizazione di HPS (5.30) è HPMC (7.70) di e membrane composite sò ridotti, chì indicanu chì per mezu di a cumminazione di i dui, HPMC è HPS ponu esse efficaci e membrane composite. A recristalizazione di un altru cumpunente ghjoca un certu rolu inhibitore.
3. Tutte e membrane composite HPMC / HPS mostravanu una struttura frattale di massa auto-simile. Per i membrani cumposti cù a listessa proporzione composta, a densità di u materiale di a membrana diminuite significativamente cù l'aumentu di u gradu di sustituzione hydroxypropyl; sustituzione idrossipropilica HPS bassa A densità di u materiale di membrana composite hè significativamente più bassu di quella di u materiale di cumpunenti di dui puri, mentre chì a densità di u materiale di membrana compostu cù un altu gradu di sustituzione idrossipropile HPS hè più altu ch'è quella di a membrana pura HPS, chì hè soprattuttu perchè a densità di u materiale di a membrana composta hè affettata à u stessu tempu. L'effettu di l'idrossipropilazione HPS nantu à a riduzione di u ligame di u segmentu polimeru è a cumpatibilità trà i dui cumpunenti di u sistema cumpostu.
4. L'idrossipropilazione di HPS pò riduce a stabilità termica di i filmi compositi HPMC / HPS, è a temperatura di u piccu di degradazione termale di i filmi compositi si sposta à a regione di bassa temperatura cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropilica, chì hè perchè u gruppu idrossipropile in molécule di amido. L'intruduzioni riduce l'interazzione trà i segmenti molecolari è impedisce a riarrangiamentu ordinatu di e molécule.
5. U modulu elasticu è a forza di trazione di a membrana HPS pura diminuite cù l'aumentu di u gradu di sostituzione di l'idrossipropile HPS, mentre chì l'allungamentu à a rottura aumentava. Questu hè principalmente perchè l'idrossipropilazione inibisce a recristalizazione di l'amidu è face chì a film compositu forma una struttura più larga.
6. U modulu elasticu di a film compositu HPMC / HPS hè diminuitu cù l'aumentu di u gradu di sostituzione di l'idrossipropile HPS, ma a forza di trazione è l'allungamentu à a rottura anu aumentatu, perchè e proprietà meccaniche di u film compositu ùn sò micca stati affettati da u gradu di sustituzione idrossipropile HPS. In più di l'influenza di, hè ancu influinzatu da a cumpatibilità di i dui cumpunenti di u sistema cumpostu.
7. A permeabilità di l'ossigenu di HPS pura aumenta cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropilica, perchè l'idrossipropilazione riduce a densità di a regione amorfa HPS è aumenta l'area di permeazione di l'ossigenu in a membrana; Membrana composta HPMC / HPS A permeabilità di l'ossigenu diminuite cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropilica, chì hè principalmente perchè l'HPS iperidrossipropilatu hà una megliu cumpatibilità cù HPMC, chì porta à a tortuosità aumentata di u canali di permeazione di l'ossigenu in a membrana composta. Permeabilità di l'ossigenu ridutta.

I risultati sperimentali sopra mostranu chì e proprietà macroscòpiche cum'è e proprietà meccaniche, stabilità termale è permeabilità di l'ossigenu di e membrane composite HPMC / HPS sò strettamente ligati à a so struttura cristallina interna è a struttura di a regione amorfa, chì ùn sò micca solu affettati da a sustituzione idrossipropilica HPS, ma ancu da u cumplessu. Influenza di a cumpatibilità di dui cumpunenti di i sistemi ligandi.

Conclusioni è Outlook

1. Cunclusioni

In questu documentu, u gel termale HPMC è u gelu friddu HPS sò cumposti, è u sistema di compostu di gel inversu HPMC / HPMC friddu è caldu hè custruitu. A cuncentrazione di a suluzione, u rapportu di cumpunimentu è l'effettu di tagliolu nantu à u sistema compostu sò studiati sistematicamente l'influenza di e proprietà reologiche cum'è a viscosità, l'indice di flussu è a tixotropia, cumminati cù e proprietà meccaniche, proprietà termomeccaniche dinamiche, permeabilità di l'ossigenu, proprietà di trasmissione di luce è stabilità termale di filmi cumposti preparati da u metudu di casting. Pruprietà cumpleta, è tintura di vinu di iodu, a cumpatibulità, a transizione di fasi è a morfologia di fasi di u sistema compositu sò state studiate per microscopia ottica, è a relazione trà a microstruttura è e proprietà macroscopiche di HPMC / HPS hè stata stabilita. Per cuntrullà e proprietà di i cumposti cuntrullendu a struttura di fasi è a cumpatibilità di u sistema compostu HPMC / HPS secondu a relazione trà e proprietà macroscòpiche è a struttura micromorfologica di u sistema compostu HPMC / HPS. Studiendu l'effetti di HPS modificati chimicamente cù gradi differenti nantu à e proprietà reologiche, proprietà di gel, microstruttura è proprietà macroscopiche di e membrane, a relazione trà a microstruttura è e proprietà macroscòpiche di u sistema di gel inversu HPMC / HPMC friddu è caldu hè stata investigata in più. A rilazioni trà i dui, è un mudellu fisicu hè statu stabilitu per chjarificà u miccanisimu di gelation è i so fatturi influenze è e lege di u gelu friddu è caldu in u sistema cumpostu. Studi pertinenti anu tiratu i seguenti cunclusioni.

1. U cambiamentu di u rapportu di cumpunimentu di u sistema di compostu HPMC / HPS pò migliurà significativamente e proprietà reologiche cum'è viscosità, fluidità è tixotropia di HPMC à bassa temperatura. A relazione trà e proprietà reologichi è a microstruttura di u sistema cumpostu hè stata studiata più. I risultati specifichi sò i seguenti:

(1) À a bassa temperatura, u sistema di compostu hè una struttura di "sea-insula" di fasi disperse in fase cuntinuu, è a transizione di fase cuntinuu si trova à 4: 6 cù a diminuzione di u rapportu compostu HPMC / HPS. Quandu u rapportu di cumpunimentu hè altu (più cuntenutu di HPMC), HPMC cù viscosità bassa hè a fase cuntinuu, è HPS hè a fase dispersa. Per u sistema compostu HPMC / HPS, quandu u cumpunente di bassa viscosità hè a fase cuntinuu è u cumpunente di viscosità alta hè a fase cuntinuu, a cuntribuzione di a viscosità di a fase cuntinuu à a viscosità di u sistema compostu hè significativamente diversa. Quandu u HPMC di bassa viscosità hè a fase cuntinuu, a viscosità di u sistema compostu riflette principarmenti a cuntribuzione di a viscosità di a fase cuntinuu; quandu u HPS high-viscosity hè a fase cuntinuu, u HPMC cum'è a fase disperse vi riduce a viscosità di high-viscosity HPS. effettu. Cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS è a cuncentrazione di suluzione in u sistema cumpostu, a viscosità è u fenomenu di sminticamentu di u cisura di u sistema compostu aumentò gradualmente, a fluidità diminuì, è u cumpurtamentu solidu di u sistema cumpostu hè statu rinfurzatu. A viscosità è a tixotropia di HPMC sò equilibrati da a formulazione cù HPS.

(2) Per un sistema di cumpunimentu 5: 5, HPMC è HPS ponu formate fasi cuntinui à temperature basse è alte, rispettivamente. Stu cambiamentu di a struttura di fasa pò influenzà significativamente a viscosità cumplessa, e proprietà viscoelastiche, a dependenza di frequenza è e proprietà di gel di u gel cumplessu. Cum'è fasi disperse, HPMC è HPS ponu determinà e proprietà reologiche è e proprietà di gel di sistemi composti HPMC / HPS à temperature alte è bassu, rispettivamente. E curve viscoelastiche di i campioni compositi HPMC/HPS eranu coherenti cù HPS à bassa temperatura è HPMC à alta temperatura.

(3) A relazione trà a microstruttura, proprietà reologica è proprietà di gel di u sistema compositu HPMC / HPS hè stata stabilita. Sia u cambiamentu bruscu in a curva di viscosità di u sistema cumpostu è u piccu tan delta in a curva di fattore di perdita appariscenu à 45 ° C, chì hè coherente cù u fenomenu di fase co-continuous osservatu in a micrografia (à 45 ° C).

1. Studiendu a microstruttura è e proprietà meccaniche, proprietà termomeccaniche dinamiche, trasmittanza di luce, permeabilità di l'ossigenu è stabilità termica di e membrane composite preparate in diverse proporzioni di cumpunimentu è concentrazioni di suluzione, cumminate cù a tecnulugia di microscopia ottica di tintura di iodu, a ricerca A morfologia di fase, a transizione di fasi è a cumpatibilità di i cumplessi sò stati investigati, è a relazione trà a microstruttura è e proprietà macroscòpichi di i cumplessi hè stata stabilita. I risultati specifichi sò i seguenti:

(1) Ùn ci hè micca una interfaccia di dui fasi evidenti in l'imaghjini SEM di i filmi cumposti cù diverse proporzioni cumposti. A maiò parte di i filmi composti anu solu un puntu di transizione di vetru in i risultati DMA, è a maiò parte di i filmi composti anu solu un piccu di degradazione termale in a curva DTG. Questi inseme indicanu chì HPMC hà una certa cumpatibilità cù HPS.

(2) L'umidità relativa hà un effettu significativu nantu à e proprietà meccaniche di i filmi compositi HPMC / HPS, è u gradu di u so effettu aumenta cù l'aumentu di u cuntenutu HPS. À l'umidità relativa più bassa, u modulu elasticu è a forza di tensione di i filmi compositi anu aumentatu cù l'aumentu di u cuntenutu di HPS, è l'allungamentu à a rottura di i filmi composti era significativamente più bassu di quellu di i filmi di cumpunenti puri. Cù l'aumentu di l'umidità relativa, u modulu elasticu è a forza di trazione di u film compositu hè diminuitu, è l'allungamentu à a rottura hè aumentatu significativamente, è a relazione trà e proprietà meccaniche di a film compositu è ​​u rapportu di cumpunimentu hà dimustratu un mudellu di cambiamentu completamente oppostu sottu diverse umidità relativa. E proprietà meccaniche di membrane composite cù diverse proporzioni di cumpunimentu mostranu una intersezzione in diverse cundizioni di umidità relativa, chì furnisce a pussibilità di ottimisà u rendiment di u produttu secondu e diverse esigenze di applicazione.

(3) A relazione trà a microstruttura, a transizione di fase, a trasparenza è e proprietà meccaniche di u sistema compostu HPMC / HPS hè stata stabilita. a. U puntu più bassu di trasparenza di u sistema cumpostu hè coherente cù u puntu di transizione di fase di HPMC da a fase cuntinuu à a fase dispersa è u puntu minimu di a diminuzione di u modulu di tensione. b. U modulu di Young è l'allungamentu à a rottura diminuite cù l'aumentu di a cuncentrazione di suluzione, chì hè causalmente ligata à u cambiamentu morfologicu di HPMC da a fase cuntinuu à a fase dispersa in u sistema cumpostu.

(4) L'aghjunzione di HPS aumenta a tortuosità di u canali di permeazione di l'ossigenu in a membrana composta, riduce significativamente a permeabilità di l'ossigenu di a membrana, è migliurà a prestazione di a barriera di l'ossigenu di a membrana HPMC.

1. L'effettu di a mudificazione chimica HPS nantu à e proprietà reologiche di u sistema compositu è ​​e proprietà cumpletu di a membrana composta cum'è a struttura di cristalli, a struttura di a regione amorfa, e proprietà meccaniche, a permeabilità di l'ossigenu è a stabilità termale sò stati studiati. I risultati specifichi sò i seguenti:

(1) L'idrossipropilazione di HPS pò riduce a viscosità di u sistema cumpostu à a bassa temperatura, migliurà a fluidità di a suluzione composta, è riduce u fenomenu di thinning; L'idrossipropilazione di HPS pò restringe a regione viscoelastica lineale di u sistema cumpostu, riduce a temperatura di transizione di fasa di u sistema compostu HPMC / HPS, è migliurà u cumpurtamentu solidu di u sistema cumpostu à bassa temperatura è a fluidità à alta temperatura.

(2) L'idrossipropilazione di l'HPS è a migliione di a cumpatibilità di i dui cumpunenti ponu inibisce significativamente a recristalizazione di l'amido in a membrana, è prumove a furmazione di una struttura auto-simile più larga in a membrana composta. L'intruduzione di gruppi idrossipropilici voluminosi nantu à a catena moleculare di amido limita l'unione mutuale è u riarrangiamentu ordinatu di i segmenti molecolari di HPS, risultannu in a furmazione di una struttura auto-simile più larga di HPS. Per u sistema cumplessu, l'aumentu di u gradu di sustituzzioni hydroxypropyl permette à e molécule HPMC simili à a catena per entra in a regione di cavità libera di HPS, chì migliurà a cumpatibilità di u sistema cumplessu è migliurà a densità di a struttura auto-simile di HPS. A cumpatibilità di u sistema di compostu aumenta cù l'aumentu di u gradu di sustituzione di u gruppu hydroxypropyl, chì hè coherente cù i risultati di e proprietà reologiche.

(3) E proprietà macroscòpiche cum'è e proprietà meccaniche, a stabilità termale è a permeabilità di l'ossigenu di a membrana composita HPMC / HPS sò strettamente ligati à a so struttura cristallina interna è a struttura di a regione amorfa. L'effettu cumminatu di i dui effetti di a cumpatibilità di i dui cumpunenti.

1. Studiendu l'effetti di a cuncentrazione di suluzione, a temperatura è a mudificazione chimica di HPS nantu à e proprietà reologiche di u sistema cumpostu, hè statu discutitu u mecanismu di gelazione di u sistema di compostu di gel inversu HPMC/HPS. I risultati specifichi sò i seguenti:

(1) Ci hè una cuncentrazione critica (8%) in u sistema cumpostu, sottu à a cuncentrazione critica, HPMC è HPS esistenu in catene moleculari indipendenti è regioni di fasi; quandu a cuncentrazione critica hè ghjunta, a fase HPS hè furmatu in a suluzione cum'è un condensatu. U centru di gel hè una struttura di microgel cunnessa da l'intrecciamentu di catene moleculari HPMC; sopra à a cuncentrazione critica, l'intrecciamentu hè più cumplessu è l'interazzione hè più forte, è a suluzione mostra un cumpurtamentu simili à quellu di una fusione di polimeru.

(2) U sistema cumplessu hà un puntu di transizione di fase cuntinuu cù u cambiamentu di temperatura, chì hè in relazione cù u cumpurtamentu di u gelu di HPMC è HPS in u sistema cumplessu. À basse temperature, a viscosità di HPMC hè significativamente più bassa di quella di HPS, cusì HPMC forma una fase cuntinuu chì circundava a fase di gel HPS d'alta viscosità. À i bordi di e duie fasi, i gruppi idrossilici nantu à a catena HPMC perde una parte di l'acqua di ligame è formanu ligami intermoleculari di l'idrogenu cù a catena molecular HPS. Duranti u prucessu di riscaldamentu, e catene moleculari HPS si sò spustate per l'assunzione di abbastanza energia è formanu ligami d'idrogenu cù e molécule d'acqua, risultatu in a rupture di a struttura di gel. In u stessu tempu, e strutture di gabbia d'acqua è di cunchiglia d'acqua nantu à e catene HPMC sò state distrutte, è gradualmente rotte per espose i gruppi idrofili è i gruppi idrofobici. Ad alta temperatura, HPMC forma una struttura di rete di gel per via di legami d'idrogenu intermoleculari è associazione idrofobica, è diventa cusì una fase dispersa di alta viscosità dispersa in a fase continua HPS di bobine casuali.

(3) Cù l'aumentu di u gradu di sustituzione idrossipropilica di HPS, a cumpatibilità di u sistema di compostu HPMC / HPS migliurà, è a temperatura di transizione di fasa in u sistema compostu si move à bassa temperatura. Cù l'aumentu di u gradu di sustituzione hydroxypropyl, ci sò più frammenti elicoidali allungati in a suluzione HPS, chì ponu formate più ligami d'idrogenu intermolecular cù a catena molecular HPMC à u cunfini di e duie fasi, furmendu cusì una struttura più uniforme. Hydroxypropylation riduce a viscosità di l'amidu, cusì chì a diffarenza di viscosità trà HPMC è HPS in u compostu hè ristretta, chì conduce à a furmazione di un compostu più homogeneu, è u valore minimu di a diferenza di viscosità trà i dui cumpunenti si move à u bassu. regione di temperatura.

2. Punti d'innuvazione

1. Cuncepisce è custruisce u sistema di compostu di gel HPMC/HPS friddu è caldu, è studià sistematicamente e proprietà reologiche uniche di stu sistema, in particulare a cuncentrazione di suluzione composta, ratio cumpostu, temperatura è mudificazione chimica di cumpunenti. E leggi di influenza di e proprietà reologiche, proprietà di gel è cumpatibilità di u sistema cumpostu sò stati studiati più in più, è a morfologia di fasi è a transizione di fasi di u sistema cumpostu sò stati studiati in più cumminati cù l'osservazione di u microscopiu otticu di tintura di iodu è u micro-morfologicu. struttura di u sistemu cumposti statu stabilitu- proprietà Rheological-proprietà rilazioni gel. Per a prima volta, u mudellu Arrhenius hè stata utilizata per adattà à a lege di furmazione di gel di i geli composti di fase inversa friddi è caldi in diverse intervalli di temperatura.

2. A distribuzione di fasi, a transizione di fasi è a cumpatibilità di u sistema compositu HPMC / HPS sò stati osservati da a tecnulugia d'analisi di u microscopiu otticu di tintura di iodu, è e proprietà di trasparenza-mecànica sò state stabilite cumminendu e proprietà ottiche è e proprietà meccaniche di filmi composti. A rilazioni trà a microstruttura è e proprietà macroscòpiche cum'è a morfologia di a fase di proprietà è a morfologia di a fase di cuncentrazione-proprietà meccanica. Hè a prima volta per osservà direttamente a lege di cambiamentu di a morfologia di fasi di stu sistema cumpostu cù a ratio di cumpostu, a temperatura è a cuncentrazione, in particulare e cundizioni di a transizione di fase è l'effettu di a transizione di fasi nantu à e proprietà di u sistema cumpostu.

3. A struttura cristallina è a struttura amorfa di membrani cumposti cù diversi gradi di sustituzione idrossipropile HPS sò stati studiati da SAXS, è u mecanismu di gelazione è l'influenza di i geli cumposti sò discututi in cumminazzioni cù risultati reologichi è pruprietà macroscòpichi cum'è a permeabilità di l'ossigenu di membrani composti. Fattori è liggi, hè statu trovu per a prima volta chì a viscosità di u sistema compostu hè ligata à a densità di a struttura self-simili in a membrana composta, è determina direttamente e proprietà macroscòpichi cum'è a permeabilità di l'ossigenu è e proprietà meccaniche di u compostu. membrana, è stabilisce proprietà rheological-microstruttura-membrana rapportu trà pruprietà materiale.

3. Outlook

Nta l'ultimi anni, u sviluppu di materiali di imballaggi alimentari sicuri è comestibili chì utilizanu polimeri naturali rinnuvevuli cum'è materie prime hè diventatu un hotspot di ricerca in u campu di l'imballaggi alimentari. In questu documentu, u polisaccharide naturali hè usatu cum'è a materia prima principale. Cumpunendu HPMC è HPS, u costu di a materia prima hè ridutta, a prestazione di trasfurmazioni di HPMC à bassa temperatura hè migliurata, è a prestazione di a barriera di l'ossigenu di a membrana composta hè migliurata. Attraversu a cumminazione di l'analisi reologica, l'analisi di u microscopiu otticu di tintura di iodu è a microstruttura di film compositu è ​​l'analisi cumpleta di u rendiment, sò studiati a morfologia di fasi, a transizione di fasi, a separazione di fasi è a cumpatibilità di u sistema di compostu di gel in fasi inversa à freddo-caldo. A relazione trà a microstruttura è e proprietà macroscopiche di u sistema compostu hè stata stabilita. Sicondu a relazione trà e proprietà macroscòpiche è a struttura micromorfologica di u sistema compostu HPMC / HPS, a struttura di fasi è a cumpatibilità di u sistema compostu pò esse cuntrullati per cuntrullà u materiale compostu. A ricerca in questu documentu hà un significatu di guida impurtante per u prucessu di produzzione attuale; lu miccanisimu di furmazioni, fattori influenzari e liggi di gels friddi è caldi inversa cumposti sò discututi, chì hè un sistemu cumposti simili di gels inversa friddi è caldi. A ricerca di stu documentu furnisce un mudellu teoricu per furnisce una guida teorica per u sviluppu è l'applicazione di materiali intelligenti speziali cuntrullati in temperatura. I risultati di a ricerca di stu documentu anu un bonu valore teoricu. A ricerca di stu documentu implica l'intersezzione di l'alimentariu, u materiale, u gelu è a cumpusizioni è altre discipline. A causa di a limitazione di u tempu è di i metudi di ricerca, a ricerca di stu tema hà sempre assai punti infiniti, chì ponu esse approfonditi è migliurati da i seguenti aspetti. expandà:

Aspetti teorichi:

1. Per spiegà l'effetti di e diverse proporzioni di rami di catena, pesi molecolari è varietà di HPS nantu à e proprietà reologiche, proprietà di a membrana, morfologia di fasi, è a cumpatibilità di u sistema cumpostu, è scopre a lege di a so influenza nantu à u mecanismu di furmazione di gel di u compostu. sistema.
2. Investigate l'effetti di u gradu di sustituzione idrossipropilica HPMC, u gradu di sustituzione methoxyl, u pesu moleculare è a fonte nantu à e proprietà reologiche, proprietà di gel, proprietà di membrana è cumpatibilità di u sistema di u sistema compostu, è analizà l'effettu di a mudificazione chimica HPMC nantu à a condensazione composta. Influenza a regula di u mecanismu di furmazione di gel.
3. L'influenza di u sali, pH, plastificante, agenti cross-linking, agenti antibacterial è altri sistemi di cumposti nantu à e proprietà reologichi, proprietà di gel, struttura di membrana è proprietà è e so lege sò stati studiati.

Applicazione:

1. Ottimisate a formula per l'applicazione di l'imballaggio di pacchetti di condimenti, pacchetti di verdura è zuppe solide, è studià l'effettu di preservazione di i condimenti, i vegetali è i zuppe durante u periodu di almacenamento, e proprietà meccaniche di i materiali, è i cambiamenti in u rendiment di u produttu quandu sò sottumessi à forze esterne. , è Solubilità in acqua è indice igienicu di u materiale. Pò esse ancu appiicatu à l'alimenti granulati, cum'è u caffè è u tè di latte, è ancu à l'imballaggi comestibili di torte, furmagli, dessert è altri alimenti.
2. Ottimisate u disignu di a formula per l'applicazione di capsule di piante medicinali botaniche, studià più e cundizioni di trasfurmazioni è a selezzione ottima di agenti ausiliari, è preparanu prudutti di capsule cava. Indicatori fisichi è chimichi cum'è friabilità, tempu di disintegrazione, cuntenutu di metalli pesanti è cuntenutu microbiale sò stati pruvati.
3. Per l'applicazione di freschezza di frutti è ligumi, prudutti di carne, etc., secondu i diversi metudi di trasfurmazioni di spraying, dipping, è di pittura, selezziunate a formula adatta, è studià a rata di fruttu putrefatu, a perdita di umidità, u cunsumu di nutrienti, a durezza. di ligumi dopu à l'imballu durante u periodu di almacenamento, brillanti è sapori è altri indicatori; u culore, u pH, u valore TVB-N, l'acidu thiobarbituric è u numeru di microrganismi di i prudutti di carne dopu l'imballu.