Staidéar ar iompar sreabheolaíoch na konjac glucomannan agus córas cumaisc hiodrocsaipropil meitilcellulose

Glacadh leis an gcóras cumaisc konjac glucomannan (KGM) agus hidroxypropyl methylcellulose (HPMC) mar an réad taighde, agus rinneadh na tástálacha lomadh seasta, minicíochta agus teochta ar an gcóras cumaisc le rheometer rothlach. Rinneadh anailís ar an tionchar a bhíonn ag mais-chodán réitigh agus cóimheas cumaisc ar shlaodacht agus airíonna sreabheolaíocha chóras cumaisc KGM/HPMC. Léiríonn na torthaí gur sreabhán neamh-Newtonian é an córas cumaisc KGM/HPMC, agus laghdaíonn an méadú ar chodán mais agus ábhar KGM an chórais sreabhach an tuaslagáin cumaisc agus méadaítear an slaodacht. Sa stát sol, cruthaíonn slabhraí móilíneacha KGM agus HPMC struchtúr níos dlúithe trí idirghníomhaíochtaí hidreafóbach. Cabhraíonn méadú ar chodán mais an chórais agus ábhar KGM le cobhsaíocht an struchtúir a chothabháil. Sa chóras codán mais íseal, tá méadú ar ábhar KGM tairbheach do fhoirmiú glóthacha teirmeatrópacha; agus sa chóras codáin mais ard, tá méadú ar ábhar HPMC a chabhródh le glóthacha teirmeatrópacha a fhoirmiú.

Eochairfhocail:konjac glucomannan; hidroxypropil meitilcellulose; cumaisc ; iompar sreabheolaíoch

Úsáidtear polaisiúicrídí nádúrtha go forleathan i dtionscal an bhia mar gheall ar a n-airíonna ramhraithe, eiblithe agus glóthaithe. Is polaisiúicríd planda nádúrtha é Konjac glucomannan (KGM), comhdhéanta deβ-D-glúcóis agusβ-D-mannós i gcóimheas 1.6:1, tá an dá cheann nasctha leβ-1,4 bannaí glycosidic, sa C- Tá méid beag aicéitil ag seasamh 6 (thart ar 1 aicéitil in aghaidh gach 17 iarmhar). Mar sin féin, cuireann an slaodacht ard agus an sreabhach lag de thuaslagán uiscí KGM teorainn lena chur i bhfeidhm i dtáirgeadh. Is éitear glycol próipiléine de mheitilcheallalóis é hidroxypropyl methylcellulose (HPMC), a bhaineann le héitear ceallalóis neamh-ianach. Tá HPMC foirmithe scannáin, intuaslagtha in uisce, agus in-athnuaite. Tá slaodacht íseal agus neart glóthach ag HPMC ag teocht íseal, agus feidhmíocht phróiseála sách bocht, ach is féidir glóthach sách slaodach soladach a fhoirmiú ag teochtaí arda, agus mar sin ní mór go leor próisis táirgthe a dhéanamh ag teochtaí arda, agus mar thoradh air sin tá tomhaltas fuinnimh ard táirgeachta. Tá costais táirgthe ard. Léiríonn an litríocht gur féidir leis an aonad mannóis gan ionad ar an slabhra mhóilíneach KGM a bheith ina réigiún comhlachais hidreafóbach lag tras-nasctha leis an ngrúpa hidreafóbach ar an slabhra móilíneach HPMC trí idirghníomhú hidreafóbach. Is féidir leis an struchtúr seo moill agus go páirteach a chosc ar gheiliú teirmeach HPMC agus teocht glóthach HPMC a ísliú. Ina theannta sin, i bhfianaise airíonna íseal-slaodachta HPMC ag teochtaí réasúnta íseal, tuar go bhféadfaidh a chumasc le KGM feabhas a chur ar airíonna ard-slaodachta KGM agus a fheidhmíocht próiseála a fheabhsú. Dá bhrí sin, tógfaidh an páipéar seo córas cumaisc KGM/HPMC chun iniúchadh a dhéanamh ar thionchar mais-chodán réitigh agus cóimheas cumaisc ar airíonna sreabheolaíocha an chórais KGM/HPMC, agus soláthróidh sé tagairt theoiriciúil d'fheidhmiú an chórais cumaisc KGM/HPMC i an tionscal bia.

1. Ábhair agus modhanna

1.1 Ábhair agus imoibrithe

Hidroxypropil meitilcellulose, KIMA CHEMICAL CO.,LTD, maischodán 2%, slaodacht 6 mPa·s; codán mais meatocsa 28% ~ 30%; maischodán hiodrocsapróipile 7.0%~12%.

Konjac glucomannan, Wuhan Johnson Konjac Food Co., Ltd., slaodacht tuaslagán uiscí 1 wt%≥28 000 mPa·s.

1.2 Uirlisí agus trealamh

Réiiméadar rothlach MCR92, Anton Paar Co., Ltd., An Ostair; Meaisín uisce ultrapure UPT-II-10T, Sichuan Youpu Ultrapure Technology Co., Ltd; AB-50 cothromaíocht anailíse leictreonach, cuideachta na hEilvéise Mette; Folctha uisce teocht tairiseach LHS-150HC, Wuxi Huaze Technology Co., Ltd; JJ-1 Stirrer Leictreach, Monarcha Ionstraim Leighis Jintan, Cúige Jiangsu.

1.3 Réiteach cumaisc a ullmhú

Meáigh púdair HPMC agus KGM le cóimheas cumaisc áirithe (cóimheas mais: 0:10, 3:7, 5:5, 7:3, 10:0), cuir go mall iad in uisce dí-ianaithe i gceann 60°C folctha uisce, agus corraigh ar feadh 1.5 ~ 2 h chun é a scaipeadh go cothrom, agus 5 chineál réitigh grádán a ullmhú le codáin mais soladach iomlán de 0.50%, 0.75%, 1.00%, 1.25%, agus 1.50%, faoi seach.

1.4 Tástáil airíonna sreabheolaíoch tuaslagáin chomhdhúile

Tástáil lomadh seasta: Tomhaiseadh cuar sreabheolaíoch an tuaslagáin cumaisc KGM/HPMC ag baint úsáide as cón agus pláta CP50, socraíodh an bhearna idir na plátaí uachtaracha agus íochtaracha ag 0.1 mm, ba é an teocht tomhais ná 25°C, agus bhí an raon ráta lomadh 0.1 go 100 s-1.

Scanadh brú (réigiún líneach viscoelastic a chinneadh): Bain úsáid as pláta PP50 chun an réigiún viscoelastic líneach agus dlí an athraithe modulus de thuaslagán cumaisc KGM/HPMC a thomhas, socraigh an spásáil go 1.000 mm, minicíocht seasta go 1Hz, agus teocht tomhais go 25°C. Is é an raon brú 0.1% ~ 100%.

Scuabadh minicíochta: Úsáid pláta PP50 chun athrú modúil agus spleáchas minicíochta an tuaslagáin cumaisc KGM/HPMC a thomhas. Socraítear an spásáil go 1.000 mm, is é 1% an brú, is é 25 an teocht tomhais°C, agus is é an raon minicíochta 0.1-100 Hz.

Scanadh teochta: Rinneadh an modulus agus a spleáchas teochta ar an réiteach cumaisc KGM / HPMC a thomhas ag baint úsáide as pláta PP50, socraíodh an spásáil go 1.000 mm, ba é an minicíocht seasta 1 Hz, bhí an dífhoirmiúchán 1%, agus bhí an teocht ó 25 go dtí 90°C.

2. Torthaí agus Anailís

2.1 Anailís cuar sreafa ar chóras cumaisc KGM/HPMC

Cuar slaodachta i gcoinne ráta lomadh de thuaslagáin KGM/HPMC le cóimheasa cumaisc éagsúla ag maischodáin éagsúla. Tugtar sreabháin Newtonian ar sreabháin a bhfuil a slaodacht ina feidhm líneach den ráta lomadh, nó tugtar sreabháin neamh-Newtonian orthu. Is féidir a fheiceáil ón gcuar go laghdaítear slaodacht tuaslagán KGM agus tuaslagán cumaisc KGM/HPMC le méadú ar an ráta lomadh; dá airde an t-ábhar KGM, dá airde an codán mais chórais, agus is léir go bhfuil feiniméan tanaithe lomadh an réitigh. Léiríonn sé seo gur sreabháin neamh-Newtonian iad córas cumaisc KGM agus KGM/HPMC, agus is é KGM den chuid is mó a chinneann an cineál sreabhach de chóras cumaisc KGM/HPMC.

Ón innéacs sreafa agus comhéifeacht slaodachta na dtuaslagán KGM/HPMC le maischodáin éagsúla agus cóimheasa cumaisc éagsúla, is féidir a fheiceáil go bhfuil luachanna n na gcóras cumaisc KGM, HPMC agus KGM/HPMC ar fad níos lú ná 1, rud a thugann le fios go bhfuil na réitigh. gach sreabhán pseudoplastic. Maidir leis an gcóras cumaisc KGM/HPMC, beidh méadú ar chodán mais an chórais ina chúis le dul i ngleic agus idirghníomhaíochtaí eile idir slabhraí móilíneacha HPMC agus KGM sa réiteach, rud a laghdóidh soghluaisteacht na slabhraí móilíneacha, rud a laghdóidh luach n. an córas. Ag an am céanna, le méadú ar ábhar KGM, feabhsaítear an t-idirghníomhú idir slabhraí móilíneacha KGM sa chóras KGM/HPMC, rud a laghdaíonn a soghluaisteacht agus laghdaítear luach n dá bharr. Os a choinne sin, méadaíonn luach K an tuaslagáin cumaisc KGM/HPMC go leanúnach le méadú ar an mais-chodán réitigh agus ar ábhar KGM, atá go príomha mar gheall ar mhéadú mais-chodán an chórais agus ábhar KGM, a mhéadaíonn an dá ábhar. grúpaí hydrophilic sa chóras. , ag méadú an idirghníomhaíocht mhóilíneach laistigh den slabhra mhóilíneach agus idir na slabhraí, rud a mhéadaíonn ga hidridinimiciúil an mhóilín, rud a fhágann gur lú an seans go mbeidh sé dírithe faoi ghníomhaíocht fórsa lomadh seachtrach agus ag méadú an slaodacht.

Is féidir luach teoiriciúil shlaodacht náid lomadh an chórais cumaisc KGM/HPMC a ríomh de réir an phrionsabail suimiúcháin logartamach thuas, agus is féidir a luach turgnamhach a fháil trí eachtarshuíomh cuar an ráta slaodachta lomadh a fheistiú Carren. Ag comparáid idir luach tuartha slaodacht náid lomadh an chórais cumaisc KGM/HPMC le maischodáin éagsúla agus cóimheasa cumaisc éagsúla leis an luach turgnamhach, is féidir a fheiceáil go bhfuil luach iarbhír shlaodacht náid lomadh an chomhdhúil KGM/HPMC réiteach níos lú ná an luach teoiriciúil. Thug sé seo le fios gur cuireadh tionól nua le struchtúr dlúth le chéile i gcóras casta KGM agus HPMC. Tá sé léirithe ag staidéir atá ann cheana féin gur féidir leis na haonaid mannóis neamh-ionadaithe ar an slabhra móilíneach KGM idirghníomhú leis na grúpaí hidreafóbach ar slabhra móilíneach HPMC chun réigiún comhlachais hidreafóbach lag tras-nasctha a chruthú. Tá sé speculated go bhfuil an struchtúr tionóil nua le struchtúr sách dlúth déanta go príomha trí idirghníomhaíochtaí hidreafóbach. Nuair a bhíonn an cóimheas KGM íseal (HPMC > 50%), tá luach iarbhír shlaodacht náid lomadh an chórais KGM/HPMC níos ísle ná an luach teoiriciúil, rud a léiríonn go bhfuil níos mó móilíní ag glacadh páirte sa níos dlúithe ag ábhar KGM íseal. struchtúr. I bhfoirmiú , laghdaítear slaodacht lomadh náid an chórais tuilleadh.

2.2 Anailís ar chuair scuabtha brú de chóras cumaisc KGM/HPMC

Ó chuair choibhneasta modulus agus brú lomadh tuaslagáin KGM/HPMC a bhfuil maischodáin éagsúla acu agus cóimheasa cumaisc éagsúla, is féidir a fheiceáil nuair a bhíonn an brú lomadh níos lú ná 10%, an G′agus G″den chóras cumaisc go bunúsach nach bhfuil méadú leis an brú lomadh. Mar sin féin, léiríonn sé, laistigh den raon brú lomadh seo, gur féidir leis an gcóras cumaisc freagairt do spreagthaigh sheachtracha trí athrú ar chomhfhoirmiú slabhra mhóilíneach, agus ní dhéantar damáiste do struchtúr an chórais chumaisc. Nuair a bhíonn an brú lomadh > 10%, an seachtrach Faoi ghníomh fórsa lomadh, is é an luas dícheangail slabhraí móilíneacha sa chóras casta níos mó ná an luas entanglement, G.′agus G″tosú ag laghdú, agus téann an córas isteach sa réigiún neamhlíneach viscoelastic. Dá bhrí sin, sa tástáil minicíochta dinimiciúil ina dhiaidh sin, roghnaíodh an paraiméadar brú lomadh mar 1% le haghaidh tástála.

2.3 Anailís cuar scuabtha minicíochta ar chóras cumaisc KGM/HPMC

Cuair athraithe an mhodúil stórála agus an mhodúil chaillteanais le minicíocht do thuaslagáin KGM/HPMC le cóimheasa cumaisc éagsúla faoi mhaischodáin éagsúla. Seasann modúl stórála G' don fhuinneamh is féidir a aisghabháil tar éis stórála sealadaí sa tástáil, agus ciallaíonn an modulus caillteanais G” an fuinneamh atá ag teastáil don sreabhadh tosaigh, ar caillteanas do-aisiompaithe é agus a chlaochlú ar deireadh ina theas lomadh. Is féidir a fheiceáil go bhfuil, le De réir mar a mhéadaíonn an mhinicíocht ascalaithe, an modúl caillteanas G″i gcónaí níos mó ná an modúl stórála G′, ag taispeáint iompar leachtach. Sa raon minicíochta tástála, méadaítear an modúl stórála G' agus an modulus caillteanais G” de réir mar a mhéadaítear an minicíocht ascalaithe. Tá sé seo go príomha mar gheall ar an bhfíric go bhfuil méadú ar an minicíocht ascalaithe, na codanna slabhra mhóilíneacha sa chóras aon am a ghnóthú go dtí an dífhoirmiúchán i ghearr ama An stát roimhe seo, rud a léiríonn an feiniméan gur féidir níos mó fuinnimh a stóráil ( G níos mó′) nó gur gá é a chailleadh (G″).

Le méadú ar an minicíocht ascalaithe, titeann modulus stórála an chórais go tobann, agus le méadú ar chodán mais agus ábhar KGM an chórais, méadaítear pointe minicíochta an titim tobann de réir a chéile. D'fhéadfadh an titim tobann a bheith mar gheall ar scriosadh an struchtúir dhlúth atá déanta ag an gcomhlachas hidreafóbach idir KGM agus HPMC sa chóras trí lomadh seachtrach. Thairis sin, tá méadú ar chodán mais chórais agus ábhar KGM tairbheach chun cobhsaíocht an struchtúir dlúth a chothabháil, agus méadóidh sé an luach minicíochta seachtrach a scriosann an struchtúr.

2.4 Anailís ar chuar scanadh teochta ar chóras ilchodach KGM/HPMC

Ó chuair an mhodúil stórála agus modúl caillteanais tuaslagáin KGM/HPMC a bhfuil maischodáin éagsúla acu agus cóimheasa cumaisc éagsúla, is féidir a fheiceáil nuair is é 0.50% maischodán an chórais, an G′agus G″den réiteach HPMC ar éigean a athrú le teocht. , agus G″>G′, is mó slaodacht an chórais; nuair a mhéadaíonn an maischodán, an G′den réiteach HPMC gan athrú ar dtús agus méadaíonn sé go géar ansin, agus G′agus G″trasnaigh thart ar 70°C (Is é teocht an phointe trasnaithe an pointe glóthach), agus foirmíonn an córas glóthach ag an am seo, rud a léiríonn gur glóthach spreagtha teirmeach é HPMC. Maidir leis an réiteach KGM, nuair a bhíonn mais-chodán an chórais 0.50% agus 0.75%, an G′agus G den chóras “léirítear treocht atá ag dul i laghad; nuair a mhéadaíonn an mais-chodán, laghdaítear G’ agus G” an tuaslagáin KGM ar dtús agus méadóidh sé go suntasach ansin, rud a thugann le fios go léiríonn an tuaslagán KGM airíonna glóthacha ag codáin arda mais agus teochtaí arda .

Le méadú ar an teocht, tá an G′agus G″den chóras casta KGM/HPMC laghdú ar dtús agus ansin méadú suntasach, agus G′agus G″pointí trasnaithe chuma, agus an córas déanta glóthach. Nuair a bhíonn móilíní HPMC ag teocht íseal, tarlaíonn nascáil hidrigine idir na grúpaí hidreafaileacha ar an slabhra móilíneach agus na móilíní uisce, agus nuair a ardaíonn an teocht, scriosann an teas feidhmeach na bannaí hidrigine a foirmíodh idir HPMC agus móilíní uisce, agus mar thoradh air sin foirmítear macromolecular HPMC. slabhraí. Nochtar na grúpaí hidreafóbach ar an dromchla, tarlaíonn comhlachas hidreafóbach, agus foirmítear glóthach teirmeatrópach. Maidir leis an gcóras codán mais íseal, is féidir le níos mó ábhar KGM glóthach a fhoirmiú; le haghaidh córas codáin mais ard, is féidir le níos mó ábhar HPMC glóthach a fhoirmiú. Sa chóras codán mais íseal (0.50%), laghdaíonn láithreacht móilíní KGM an dóchúlacht go gcruthófar bannaí hidrigine idir móilíní HPMC, rud a mhéadaíonn an fhéidearthacht go nochtar grúpaí hidreafóbach i móilíní HPMC, rud a chabhródh le glóthacha teirmeatrópacha a fhoirmiú. Sa chóras codáin mais ard, má tá ábhar KGM ró-ard, tá slaodacht an chórais ard, rud nach bhfuil a chabhródh leis an gcomhlachas hidreafóbach idir móilíní HPMC agus KGM, rud nach bhfuil a chabhródh le foirmiú glóthach thermogenic.

3. Conclúid

Sa pháipéar seo, déantar staidéar ar iompar sreabheolaíoch chóras cumaisc KGM agus HPMC. Léiríonn na torthaí gur sreabhán neamh-Newtonian é an córas cumaisc KGM/HPMC, agus is é KGM den chuid is mó a chinneann cineál sreabhach an chórais cumaisc KGM/HPMC. Laghdaigh méadú ar chodán mais an chórais agus ar ábhar KGM araon leachtacht an tuaslagáin chomhdhúile agus mhéadaigh sé a shlaodacht. Sa stát sol, cruthaíonn slabhraí móilíneacha KGM agus HPMC struchtúr níos dlúithe trí idirghníomhaíochtaí hidreafóbach. Tá an struchtúr sa chóras scriosta ag lomadh seachtrach, rud a fhágann go bhfuil titim tobann i modulus stórála an chórais. Tá an méadú ar chodán mais chórais agus ábhar KGM tairbheach chun cobhsaíocht an struchtúir dlúth a choinneáil agus an luach minicíochta seachtrach a scriosann an struchtúr a mhéadú. Maidir leis an gcóras codán mais íseal, tá níos mó ábhar KGM a chabhródh le foirmiú glóthach; don chóras codáin mais ard, tá níos mó ábhar HPMC a chabhródh le foirmiú glóthach.