એચપીએમસી/એચપીએસ કોમ્પ્લેક્સની રિઓલોજી અને સુસંગતતા

ની Rheology અને સુસંગતતાHPMC/એચપીએસજટિલ

મુખ્ય શબ્દો: હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ; હાઇડ્રોક્સિપ્રોપીલ સ્ટાર્ચ; rheological ગુણધર્મો; સુસંગતતા; રાસાયણિક ફેરફાર.

હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ (HPMC) એ પોલિસેકરાઈડ પોલિમર છે જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ખાદ્ય ફિલ્મોની તૈયારીમાં થાય છે. તે ખોરાક અને દવાના ક્ષેત્રમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ફિલ્મમાં સારી પારદર્શિતા, યાંત્રિક ગુણધર્મો અને તેલ અવરોધ ગુણધર્મો છે. જો કે, એચપીએમસી એ થર્મલી પ્રેરિત જેલ છે, જે નીચા તાપમાન અને ઉચ્ચ ઉત્પાદન ઉર્જા વપરાશ પર તેની નબળી પ્રક્રિયા કામગીરી તરફ દોરી જાય છે; વધુમાં, તેના મોંઘા કાચા માલની કિંમત ફાર્માસ્યુટિકલ ક્ષેત્ર સહિત તેના વ્યાપક ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચ (HPS) એ ખાદ્ય સામગ્રી છે જેનો વ્યાપકપણે ખોરાક અને દવાના ક્ષેત્રમાં ઉપયોગ થાય છે. તેમાં સ્ત્રોતોની વિશાળ શ્રેણી અને ઓછી કિંમત છે. HPMC ની કિંમત ઘટાડવા માટે તે એક આદર્શ સામગ્રી છે. વધુમાં, એચપીએસના કોલ્ડ જેલ ગુણધર્મો એચપીએમસીના સ્નિગ્ધતા અને અન્ય રિઓલોજિકલ ગુણધર્મોને સંતુલિત કરી શકે છે. , નીચા તાપમાને તેની પ્રક્રિયા કામગીરી સુધારવા માટે. વધુમાં, HPS ખાદ્ય ફિલ્મમાં ઉત્તમ ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મો છે, તેથી તે HPMC ખાદ્ય ફિલ્મના ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે સુધારી શકે છે.

કમ્પાઉન્ડિંગ માટે HPMC માં HPS ઉમેરવામાં આવ્યું હતું, અને HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ રિવર્સ્ડ-ફેઝ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ બનાવવામાં આવી હતી. ગુણધર્મોના પ્રભાવના કાયદાની ચર્ચા કરવામાં આવી હતી, ઉકેલમાં HPS અને HPMC વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિ, સંયોજન સિસ્ટમની સુસંગતતા અને તબક્કાના સંક્રમણની ચર્ચા કરવામાં આવી હતી, અને સંયોજન પ્રણાલીના rheological ગુણધર્મો અને બંધારણ વચ્ચેના સંબંધની સ્થાપના કરવામાં આવી હતી. પરિણામો દર્શાવે છે કે સંયોજન પ્રણાલીમાં નિર્ણાયક સાંદ્રતા (8%) છે, નિર્ણાયક સાંદ્રતાની નીચે, HPMC અને HPS સ્વતંત્ર પરમાણુ સાંકળો અને તબક્કાના પ્રદેશોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે; જટિલ એકાગ્રતાની ઉપર, HPS તબક્કો જેલ કેન્દ્ર તરીકે ઉકેલમાં રચાય છે, માઇક્રોજેલ માળખું, જે HPMC મોલેક્યુલર સાંકળોના એકબીજા સાથે જોડાયેલું છે, તે પોલિમર મેલ્ટ જેવું વર્તન દર્શાવે છે. સંયોજન પ્રણાલીના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો અને સંયોજન ગુણોત્તર લઘુગણક રકમના નિયમને અનુરૂપ છે, અને હકારાત્મક અને નકારાત્મક વિચલનની ચોક્કસ ડિગ્રી દર્શાવે છે, જે દર્શાવે છે કે બંને ઘટકો સારી સુસંગતતા ધરાવે છે. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ એ નીચા તાપમાને સતત તબક્કા-વિખેરાયેલ તબક્કો "સમુદ્ર-દ્વીપ" માળખું છે, અને સતત તબક્કાનું સંક્રમણ HPMC/HPS સંયોજન ગુણોત્તરના ઘટાડા સાથે 4:6 પર થાય છે.

ખાદ્ય ચીજવસ્તુઓના મહત્વના ઘટક તરીકે, ફૂડ પેકેજિંગ ખોરાકને પરિભ્રમણ અને સંગ્રહની પ્રક્રિયામાં બાહ્ય પરિબળો દ્વારા નુકસાન અને પ્રદૂષિત થવાથી અટકાવી શકે છે, જેનાથી ખોરાકની શેલ્ફ લાઇફ અને સંગ્રહનો સમયગાળો લંબાય છે. એક નવા પ્રકારની ખાદ્ય પેકેજિંગ સામગ્રી તરીકે જે સલામત અને ખાદ્ય છે, અને ચોક્કસ પોષક મૂલ્ય પણ ધરાવે છે, ખાદ્ય ફિલ્મમાં ફૂડ પેકેજિંગ અને જાળવણી, ફાસ્ટ ફૂડ અને ફાર્માસ્યુટિકલ કેપ્સ્યુલ્સમાં વ્યાપક ઉપયોગની સંભાવનાઓ છે, અને વર્તમાન ખોરાકમાં સંશોધનનું હોટસ્પોટ બની ગયું છે. પેકેજિંગ સંબંધિત ક્ષેત્રો.

HPMC/HPS કમ્પોઝિટ મેમ્બ્રેન કાસ્ટિંગ પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવી હતી. ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી, ડાયનેમિક થર્મોમેકેનિકલ પ્રોપર્ટી એનાલિસિસ અને થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક પૃથ્થકરણ દ્વારા કમ્પોઝિટ સિસ્ટમની સુસંગતતા અને તબક્કાના વિભાજનની વધુ તપાસ કરવામાં આવી હતી અને સંયુક્ત પટલના યાંત્રિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. અને ઓક્સિજન અભેદ્યતા અને અન્ય પટલ ગુણધર્મો. પરિણામો દર્શાવે છે કે તમામ સંયુક્ત ફિલ્મોની SEM ઈમેજીસમાં કોઈ સ્પષ્ટ બે-તબક્કા ઈન્ટરફેસ જોવા મળતું નથી, મોટાભાગની સંયુક્ત ફિલ્મોના DMA પરિણામોમાં માત્ર એક ગ્લાસ સંક્રમણ બિંદુ છે, અને DTG વળાંકોમાં માત્ર એક થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક દેખાય છે. મોટાભાગની સંયુક્ત ફિલ્મો. HPMC HPS સાથે ચોક્કસ સુસંગતતા ધરાવે છે. HPS ને HPMC માં ઉમેરવાથી સંયુક્ત પટલના ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે. સંયુક્ત પટલના યાંત્રિક ગુણધર્મો સંયોજન ગુણોત્તર અને પર્યાવરણની સંબંધિત ભેજ સાથે મોટા પ્રમાણમાં બદલાય છે, અને ક્રોસઓવર બિંદુ રજૂ કરે છે, જે વિવિધ એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓ માટે ઉત્પાદન ઑપ્ટિમાઇઝેશન માટે સંદર્ભ પ્રદાન કરી શકે છે.

HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી, ફેઝ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન, ફેઝ ટ્રાન્ઝિશન અને અન્ય માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર્સનો અભ્યાસ સરળ આયોડિન ડાઇંગ ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ વિશ્લેષણ દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો, અને સંયોજન સિસ્ટમની પારદર્શિતા અને યાંત્રિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ અલ્ટ્રાવાયોલેટ સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર અને મિકેનિકલ પ્રોપર્ટી ટેસ્ટર દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો. માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજિકલ સ્ટ્રક્ચર અને HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના મેક્રોસ્કોપિક વ્યાપક પ્રદર્શન વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત થયો હતો. પરિણામો દર્શાવે છે કે સંયોજન સિસ્ટમમાં મોટી સંખ્યામાં મેસોફેસ હાજર છે, જે સારી સુસંગતતા ધરાવે છે. સંયોજન પ્રણાલીમાં એક તબક્કો સંક્રમણ બિંદુ છે, અને આ તબક્કા સંક્રમણ બિંદુ ચોક્કસ સંયોજન ગુણોત્તર અને ઉકેલ સાંદ્રતા અવલંબન ધરાવે છે. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની પારદર્શિતાનો સૌથી નીચો બિંદુ HPMC ના સતત તબક્કાથી વિખેરાયેલા તબક્કા સુધીના તબક્કાના સંક્રમણ બિંદુ અને તાણ મોડ્યુલસના લઘુત્તમ બિંદુ સાથે સુસંગત છે. સોલ્યુશનની સાંદ્રતાના વધારા સાથે યંગનું મોડ્યુલસ અને વિસ્તરણમાં ઘટાડો થયો, જે સતત તબક્કામાંથી વિખેરાયેલા તબક્કામાં HPMC ના સંક્રમણ સાથે કારણભૂત સંબંધ ધરાવે છે.

HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ રિવર્સ્ડ-ફેઝ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો અને જેલ ગુણધર્મો પર HPS ના રાસાયણિક ફેરફારની અસરનો અભ્યાસ કરવા માટે રિઓમીટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ક્ષમતાઓ અને તબક્કાના સંક્રમણોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને રિઓલોજિકલ અને જેલ ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત થયો હતો. સંશોધન પરિણામો દર્શાવે છે કે HPS નું હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન નીચા તાપમાને સંયોજન પ્રણાલીની સ્નિગ્ધતા ઘટાડી શકે છે, સંયોજન દ્રાવણની પ્રવાહીતામાં સુધારો કરી શકે છે અને શીયર પાતળા થવાની ઘટનાને ઘટાડી શકે છે; HPS નું હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની રેખીય સ્નિગ્ધતાને સાંકડી કરી શકે છે. સ્થિતિસ્થાપક પ્રદેશમાં, HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનું તબક્કાવાર સંક્રમણ તાપમાનમાં ઘટાડો થાય છે, અને નીચા તાપમાને સંયોજન પ્રણાલીની ઘન જેવી વર્તણૂક અને ઊંચા તાપમાને પ્રવાહીતામાં સુધારો થાય છે. એચપીએમસી અને એચપીએસ અનુક્રમે નીચા અને ઊંચા તાપમાને સતત તબક્કાઓ બનાવે છે અને વિખરાયેલા તબક્કાઓ ઉચ્ચ અને નીચા તાપમાને સંયુક્ત સિસ્ટમના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો અને જેલ ગુણધર્મો નક્કી કરે છે. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના સ્નિગ્ધતા વળાંકમાં અચાનક ફેરફાર અને નુકશાન પરિબળ વળાંકમાં ટેન ડેલ્ટા શિખર બંને 45 °C પર દેખાય છે, જે 45 °C પર આયોડિન-સ્ટેઇન્ડ માઇક્રોગ્રાફ્સમાં અવલોકન કરાયેલ સહ-સતત તબક્કાની ઘટનાનો પડઘો પાડે છે.

સંયુક્ત ફિલ્મના સ્ફટિકીય બંધારણ અને સૂક્ષ્મ-વિભાગીય માળખા પર એચપીએસના રાસાયણિક ફેરફારની અસરનો અભ્યાસ સિંક્રોટ્રોન રેડિયેશન સ્મોલ-એંગલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગ ટેક્નોલોજી દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો અને યાંત્રિક ગુણધર્મો, ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મો અને સંયુક્ત ફિલ્મની થર્મલ સ્થિરતાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. સંયોજન પ્રણાલીઓના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો પર સંયોજન ઘટકોના રાસાયણિક બંધારણના ફેરફારોના પ્રભાવનો વ્યવસ્થિત રીતે અભ્યાસ કર્યો. સિંક્રોટ્રોન રેડિયેશનના પરિણામો દર્શાવે છે કે HPS નું હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન અને બે ઘટકોની સુસંગતતામાં સુધારો નોંધપાત્ર રીતે પટલમાં સ્ટાર્ચના પુનઃસ્થાપનને અટકાવી શકે છે અને સંયુક્ત પટલમાં ઢીલા સ્વ-સમાન માળખાના નિર્માણને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે. મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો જેમ કે યાંત્રિક ગુણધર્મો, થર્મલ સ્થિરતા અને HPMC/HPS સંયુક્ત પટલની ઓક્સિજન અભેદ્યતા તેની આંતરિક સ્ફટિકીય રચના અને આકારહીન ક્ષેત્રની રચના સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે. બે અસરોની સંયુક્ત અસર.

પ્રકરણ એક પરિચય

ખાદ્ય ચીજવસ્તુઓના મહત્વના ઘટક તરીકે, ફૂડ પેકેજિંગ સામગ્રી ખોરાકને પરિભ્રમણ અને સંગ્રહ દરમિયાન ભૌતિક, રાસાયણિક અને જૈવિક નુકસાન અને પ્રદૂષણથી સુરક્ષિત કરી શકે છે, ખોરાકની ગુણવત્તા જાળવે છે, ખોરાકના વપરાશને સરળ બનાવે છે અને ખોરાકની ખાતરી કરી શકે છે. લાંબા ગાળાના સંગ્રહ અને જાળવણી, અને વપરાશને આકર્ષવા અને સામગ્રી ખર્ચ [1-4] કરતાં વધુ મૂલ્ય મેળવવા માટે ખોરાકનો દેખાવ આપે છે. એક નવા પ્રકારની ખાદ્ય પેકેજિંગ સામગ્રી તરીકે જે સલામત અને ખાદ્ય છે, અને ચોક્કસ પોષક મૂલ્ય પણ ધરાવે છે, ખાદ્ય ફિલ્મમાં ફૂડ પેકેજિંગ અને જાળવણી, ફાસ્ટ ફૂડ અને ફાર્માસ્યુટિકલ કેપ્સ્યુલ્સમાં વ્યાપક ઉપયોગની સંભાવનાઓ છે, અને વર્તમાન ખોરાકમાં સંશોધનનું હોટસ્પોટ બની ગયું છે. પેકેજિંગ સંબંધિત ક્ષેત્રો.

ખાદ્ય ફિલ્મો એ છિદ્રાળુ નેટવર્ક માળખું ધરાવતી ફિલ્મો છે, જે સામાન્ય રીતે કુદરતી ખાદ્ય પોલિમર પર પ્રક્રિયા કરીને મેળવવામાં આવે છે. પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વમાં રહેલા ઘણા કુદરતી પોલિમરમાં જેલ ગુણધર્મો હોય છે, અને તેમના જલીય દ્રાવણ અમુક પરિસ્થિતિઓમાં હાઇડ્રોજેલ્સ બનાવી શકે છે, જેમ કે કેટલાક કુદરતી પોલિસેકરાઇડ્સ, પ્રોટીન, લિપિડ્સ વગેરે. સ્ટાર્ચ અને સેલ્યુલોઝ જેવા કુદરતી માળખાકીય પોલિસેકરાઇડ્સ, લાંબા-સાંકળ હેલિક્સ અને સ્થિર રાસાયણિક ગુણધર્મોના વિશિષ્ટ પરમાણુ બંધારણને કારણે, લાંબા ગાળાના અને વિવિધ સ્ટોરેજ વાતાવરણ માટે યોગ્ય હોઈ શકે છે, અને ખાદ્ય ફિલ્મ બનાવતી સામગ્રી તરીકે વ્યાપકપણે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. એક પોલિસેકરાઇડમાંથી બનેલી ખાદ્ય ફિલ્મોની કામગીરીમાં ઘણીવાર અમુક મર્યાદાઓ હોય છે. તેથી, સિંગલ પોલિસેકરાઇડ ખાદ્ય ફિલ્મોની મર્યાદાઓને દૂર કરવા, વિશેષ ગુણધર્મો મેળવવા અથવા નવા કાર્યો વિકસાવવા, ઉત્પાદનની કિંમતો ઘટાડવા અને તેમની એપ્લિકેશનને વિસ્તૃત કરવા માટે, સામાન્ય રીતે બે પ્રકારના પોલિસેકરાઇડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. અથવા ઉપરોક્ત કુદરતી પોલિસેકરાઇડ્સ પૂરક ગુણધર્મોની અસર પ્રાપ્ત કરવા માટે સંયોજન કરવામાં આવે છે. જો કે, વિવિધ પોલિમર વચ્ચેના પરમાણુ બંધારણમાં તફાવતને કારણે, ચોક્કસ રચનાત્મક એન્ટ્રોપી હોય છે, અને મોટાભાગના પોલિમર સંકુલ આંશિક રીતે સુસંગત અથવા અસંગત હોય છે. પોલિમર કોમ્પ્લેક્સના તબક્કાના મોર્ફોલોજી અને સુસંગતતા સંયુક્ત સામગ્રીના ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરશે. પ્રક્રિયા દરમિયાન વિરૂપતા અને પ્રવાહનો ઇતિહાસ બંધારણ પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. તેથી, મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો જેમ કે પોલિમર કોમ્પ્લેક્સ સિસ્ટમના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. માઈક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજિકલ સ્ટ્રક્ચર્સ જેમ કે ફેઝ મોર્ફોલોજી અને સુસંગતતા વચ્ચેનો પરસ્પર સંબંધ સંયુક્ત સામગ્રીના પ્રદર્શન, વિશ્લેષણ અને ફેરફાર, પ્રોસેસિંગ ટેકનોલોજી, માર્ગદર્શક ફોર્મ્યુલા ડિઝાઇન અને પ્રોસેસિંગ મશીનરી ડિઝાઇન અને ઉત્પાદનનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. ઉત્પાદનની પ્રક્રિયા કામગીરી અને નવી પોલિમર સામગ્રીનો વિકાસ અને એપ્લિકેશન ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે.

આ પ્રકરણમાં, ખાદ્ય ફિલ્મ સામગ્રીની સંશોધન સ્થિતિ અને એપ્લિકેશનની પ્રગતિની વિગતવાર સમીક્ષા કરવામાં આવી છે; કુદરતી હાઇડ્રોજેલ્સની સંશોધન પરિસ્થિતિ; પોલિમર સંયોજનનો હેતુ અને પદ્ધતિ અને પોલિસેકરાઇડ સંયોજનની સંશોધન પ્રગતિ; સંયોજન પદ્ધતિની rheological સંશોધન પદ્ધતિ; ઠંડા અને ગરમ રિવર્સ જેલ સિસ્ટમના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો અને મોડેલ બાંધકામનું વિશ્લેષણ અને ચર્ચા કરવામાં આવે છે, તેમજ આ પેપર સામગ્રીના સંશોધનનું મહત્વ, સંશોધન હેતુ અને સંશોધન.

1.1 ખાદ્ય ફિલ્મ

ખાદ્ય ફિલ્મ એ કુદરતી ખાદ્ય પદાર્થો (જેમ કે સ્ટ્રક્ચરલ પોલિસેકરાઇડ્સ, લિપિડ્સ, પ્રોટીન) પર આધારિત પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ અને ક્રોસ-લિંકિંગ એજન્ટોના ઉમેરાનો ઉલ્લેખ કરે છે, વિવિધ આંતર-પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા, સંયોજન, ગરમી, કોટિંગ, સૂકવણી વગેરે દ્વારા. છિદ્રાળુ નેટવર્ક સાથેની ફિલ્મ. સારવાર દ્વારા રચાયેલ માળખું. તે વિવિધ કાર્યો પ્રદાન કરી શકે છે જેમ કે ગેસ, ભેજ, સામગ્રીઓ અને બાહ્ય હાનિકારક પદાર્થોને પસંદ કરી શકાય તેવા અવરોધ ગુણધર્મો, જેથી ખોરાકની સંવેદનાત્મક ગુણવત્તા અને આંતરિક માળખું સુધારી શકાય અને ખાદ્ય ઉત્પાદનોનો સંગ્રહ સમય અથવા શેલ્ફ લાઇફ લંબાવી શકાય.

1.1.1 ખાદ્ય ફિલ્મોનો વિકાસ ઇતિહાસ

ખાદ્ય ફિલ્મનો વિકાસ 12મી અને 13મી સદીમાં જોવા મળે છે. તે સમયે, ચાઇનીઝ સાઇટ્રસ અને લીંબુને કોટ કરવા માટે વેક્સિંગની એક સરળ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરતા હતા, જે ફળો અને શાકભાજીમાં પાણીની ખોટને અસરકારક રીતે ઘટાડે છે, જેથી ફળો અને શાકભાજી તેમની મૂળ ચમક જાળવી રાખે, જેથી ફળોની શેલ્ફ લાઇફ લંબાય અને શાકભાજી, પરંતુ ફળો અને શાકભાજીના એરોબિક શ્વસનને વધુ પડતા અવરોધે છે, પરિણામે ફળ આથો બગડે છે. 15મી સદીમાં, એશિયનોએ પહેલેથી જ સોયા દૂધમાંથી ખાદ્ય ફિલ્મ બનાવવાનું શરૂ કરી દીધું હતું, અને તેનો ઉપયોગ ખોરાકને બચાવવા અને ખોરાકનો દેખાવ વધારવા માટે કર્યો હતો [20]. 16મી સદીમાં, બ્રિટિશરો ખોરાકની સપાટીને ઢાંકવા માટે ચરબીનો ઉપયોગ ખોરાકની ભેજને ઘટાડવા માટે કરે છે. 19મી સદીમાં, સુક્રોઝનો સૌપ્રથમ ઉપયોગ બદામ, બદામ અને હેઝલનટ પર ખાદ્ય કોટિંગ તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો જેથી સંગ્રહ દરમિયાન ઓક્સિડેશન અને રેસીડીટી અટકાવી શકાય. 1830 ના દાયકામાં, સફરજન અને નાશપતી જેવા ફળો માટે કોમર્શિયલ હોટ-મેલ્ટ પેરાફિન ફિલ્મો દેખાઈ. 19મી સદીના અંતમાં, જિલેટીન ફિલ્મોને માંસ ઉત્પાદનો અને ખોરાકની જાળવણી માટે અન્ય ખોરાકની સપાટી પર છાંટવામાં આવે છે. 1950 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, તાજા ફળો અને શાકભાજીના કોટિંગ અને જાળવણી માટે કાર્નોબા મીણ વગેરેને પાણીમાં તેલયુક્ત પ્રવાહી બનાવવામાં આવતું હતું. 1950 ના દાયકાના અંતમાં, માંસ ઉત્પાદનો પર લાગુ ખાદ્ય ફિલ્મો પર સંશોધન વિકસાવવાનું શરૂ થયું, અને સૌથી વ્યાપક અને સફળ ઉદાહરણ એનિમા ઉત્પાદનો છે જે પ્રાણીઓના નાના આંતરડામાંથી કેસીંગમાં પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.

1950 ના દાયકાથી, એવું કહી શકાય કે ખાદ્ય ફિલ્મનો ખ્યાલ ફક્ત ખરેખર પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો છે. ત્યારથી, ઘણા સંશોધકોએ ખાદ્ય ફિલ્મોમાં મજબૂત રસ વિકસાવ્યો છે. 1991 માં, નિસ્પેરેસે કેળા અને અન્ય ફળોના કોટિંગ અને જાળવણી માટે કાર્બોક્સિમિથિલ સેલ્યુલોઝ (સીએમસી) લાગુ કર્યું, ફળનું શ્વસન ઓછું થયું, અને હરિતદ્રવ્યની ખોટમાં વિલંબ થયો. પાર્ક એટ અલ. 1994 માં O2 અને CO2 માટે ઝીન પ્રોટીન ફિલ્મના અસરકારક અવરોધ ગુણધર્મોની જાણ કરવામાં આવી હતી, જેણે ટામેટાંના પાણીના નુકશાન, કરમાવું અને વિકૃતિકરણમાં સુધારો કર્યો હતો. 1995 માં, લોર્ડિને સ્ટાર્ચની સારવાર માટે પાતળું આલ્કલાઇન દ્રાવણનો ઉપયોગ કર્યો, અને તાજગી માટે સ્ટ્રોબેરીમાં ગ્લિસરીન ઉમેર્યું, જેનાથી સ્ટ્રોબેરીના પાણીના નુકશાનના દરમાં ઘટાડો થયો અને બગાડમાં વિલંબ થયો. બાબરજીએ 1996 માં ફિલ્મ-રચના પ્રવાહીની માઇક્રો-લિક્વિફેશન અને અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રીટમેન્ટ દ્વારા ખાદ્ય ફિલ્મ ગુણધર્મોમાં સુધારો કર્યો હતો, તેથી ફિલ્મ બનાવતા પ્રવાહીના કણોનું કદ નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડવામાં આવ્યું હતું અને પ્રવાહી મિશ્રણની સજાતીય સ્થિરતામાં સુધારો થયો હતો. 1998 માં, Padegett et al. સોયાબીન પ્રોટીન ખાદ્ય ફિલ્મમાં લાઇસોઝાઇમ અથવા નિસિન ઉમેર્યું અને તેનો ઉપયોગ ખોરાકને લપેટવા માટે કર્યો, અને જાણવા મળ્યું કે ખોરાકમાં લેક્ટિક એસિડ બેક્ટેરિયાના વિકાસને અસરકારક રીતે અટકાવવામાં આવ્યો હતો [30]. 1999 માં, યીન કિંગહોંગ એટ અલ. સફરજન અને અન્ય ફળોની જાળવણી અને સંગ્રહ માટે ફિલ્મ કોટિંગ એજન્ટ બનાવવા માટે મીણનો ઉપયોગ કરે છે, જે શ્વસનને અટકાવી શકે છે, સંકોચન અને વજન ઘટાડીને અટકાવી શકે છે અને માઇક્રોબાયલ આક્રમણને અટકાવી શકે છે.

ઘણાં વર્ષોથી, આઈસ્ક્રીમ પેકેજિંગ માટે મકાઈ-બેકિંગ બીકર, કેન્ડી પેકેજિંગ માટે ગ્લુટિનસ રાઇસ પેપર અને માંસની વાનગીઓ માટે ટોફુ સ્કિન્સ લાક્ષણિક ખાદ્ય પેકેજિંગ છે. પરંતુ 1967માં ખાદ્ય ફિલ્મોના વ્યાપારી ઉપયોગો વર્ચ્યુઅલ રીતે અસ્તિત્વમાં ન હતા, અને મીણ-કોટેડ ફળોના સંરક્ષણનો પણ ખૂબ જ મર્યાદિત વ્યાવસાયિક ઉપયોગ હતો. 1986 સુધી, કેટલીક કંપનીઓએ ખાદ્ય ફિલ્મ ઉત્પાદનો પ્રદાન કરવાનું શરૂ કર્યું, અને 1996 સુધીમાં, ખાદ્ય ફિલ્મ કંપનીઓની સંખ્યા વધીને 600 થી વધુ થઈ ગઈ. હાલમાં, ખાદ્ય પેકેજિંગની જાળવણીમાં ખાદ્ય ફિલ્મનો ઉપયોગ વધી રહ્યો છે, અને તેણે એક સિદ્ધિ હાંસલ કરી છે. 100 મિલિયન યુએસ ડોલરથી વધુની વાર્ષિક આવક.

1.1.2 ખાદ્ય ફિલ્મોની લાક્ષણિકતાઓ અને પ્રકારો

સંબંધિત સંશોધન મુજબ, ખાદ્ય ફિલ્મના નીચેના ઉત્કૃષ્ટ ફાયદાઓ છે: ખાદ્ય ફિલ્મ વિવિધ ખાદ્ય પદાર્થોના પરસ્પર સ્થળાંતરને કારણે ખોરાકની ગુણવત્તાના ઘટાડા અને બગાડને અટકાવી શકે છે; કેટલાક ખાદ્ય ફિલ્મ ઘટકોમાં વિશેષ પોષણ મૂલ્ય અને આરોગ્ય સંભાળ કાર્ય હોય છે; ખાદ્ય ફિલ્મમાં CO2, O2 અને અન્ય વાયુઓ માટે વૈકલ્પિક અવરોધ ગુણધર્મો છે; ખાદ્ય ફિલ્મનો ઉપયોગ માઇક્રોવેવ, પકવવા, તળેલા ખોરાક અને દવાની ફિલ્મ અને કોટિંગ માટે કરી શકાય છે; ખાદ્ય ફિલ્મનો ઉપયોગ એન્ટીઑકિસડન્ટો અને પ્રિઝર્વેટિવ્સ અને અન્ય વાહકો તરીકે થઈ શકે છે, જેનાથી ખોરાકની શેલ્ફ લાઇફ લંબાય છે; ખાદ્ય ફિલ્મનો ઉપયોગ કલરન્ટ્સ અને ન્યુટ્રિશનલ ફોર્ટીફાયર વગેરે માટે વાહક તરીકે થઈ શકે છે, જે ખોરાકની ગુણવત્તા સુધારવા અને ખોરાકની સંવેદનાત્મક ગુણધર્મોને સુધારવા માટે; ખાદ્ય ફિલ્મ સલામત અને ખાદ્ય છે, અને તેનો ઉપયોગ ખોરાક સાથે કરી શકાય છે; ખાદ્ય પેકેજિંગ ફિલ્મોનો ઉપયોગ નાની માત્રામાં અથવા ખોરાકના એકમોના પેકેજિંગ માટે થઈ શકે છે અને પરંપરાગત પેકેજિંગ સામગ્રી સાથે મલ્ટિ-લેયર કમ્પોઝિટ પેકેજિંગ બનાવે છે, જે પેકેજિંગ સામગ્રીના એકંદર અવરોધ પ્રદર્શનને સુધારે છે.

ખાદ્ય પેકેજિંગ ફિલ્મોમાં ઉપરોક્ત કાર્યાત્મક ગુણધર્મો શા માટે હોય છે તેનું કારણ મુખ્યત્વે તેમની અંદરના ચોક્કસ ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક માળખાની રચના પર આધારિત છે, આમ ચોક્કસ તાકાત અને અવરોધ ગુણધર્મો દર્શાવે છે. ખાદ્ય પેકેજિંગ ફિલ્મના કાર્યાત્મક ગુણધર્મો તેના ઘટકોના ગુણધર્મો દ્વારા નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત થાય છે, અને આંતરિક પોલિમર ક્રોસલિંકિંગની ડિગ્રી, નેટવર્ક માળખાની એકરૂપતા અને ઘનતા પણ વિવિધ ફિલ્મ-રચના પ્રક્રિયાઓ દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. પ્રદર્શન [15, 35] માં સ્પષ્ટ તફાવતો છે. ખાદ્ય ફિલ્મોમાં કેટલાક અન્ય ગુણધર્મો પણ હોય છે જેમ કે દ્રાવ્યતા, રંગ, પારદર્શિતા, વગેરે. યોગ્ય ખાદ્ય ફિલ્મ પેકેજીંગ સામગ્રી વિવિધ ઉપયોગના વાતાવરણ અને પેકેજ કરવા માટેના ઉત્પાદન પદાર્થોમાં તફાવત અનુસાર પસંદ કરી શકાય છે.

ખાદ્ય ફિલ્મ બનાવવાની પદ્ધતિ અનુસાર, તેને ફિલ્મો અને કોટિંગ્સમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: (1) પૂર્વ-તૈયાર સ્વતંત્ર ફિલ્મોને સામાન્ય રીતે ફિલ્મો કહેવામાં આવે છે. (2) કોટિંગ, ડૂબકી અને છંટકાવ દ્વારા ખોરાકની સપાટી પર જે પાતળું પડ બને છે તેને કોટિંગ કહેવામાં આવે છે. ફિલ્મોનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે અલગ-અલગ ઘટકોવાળા ખાદ્યપદાર્થો માટે થાય છે જેને વ્યક્તિગત રીતે પેક કરવાની જરૂર હોય છે (જેમ કે સગવડતાવાળા ખોરાકમાં મસાલાના પેકેટ અને તેલના પેકેટ), એક જ ઘટક સાથેના ખાદ્યપદાર્થો પરંતુ અલગથી પેક કરવાની જરૂર હોય છે (જેમ કે કોફીના નાના પેકેજો, દૂધ પાવડર, વગેરે), અને દવાઓ અથવા આરોગ્ય સંભાળ ઉત્પાદનો. કેપ્સ્યુલ સામગ્રી; કોટિંગનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે તાજા ખોરાક જેમ કે ફળો અને શાકભાજી, માંસ ઉત્પાદનો, દવાઓના કોટિંગ અને નિયંત્રિત-પ્રકાશન માઇક્રોકેપ્સ્યુલ્સની એસેમ્બલી માટે થાય છે.

ખાદ્ય પેકેજિંગ ફિલ્મની ફિલ્મ બનાવતી સામગ્રી અનુસાર, તેને વિભાજિત કરી શકાય છે: પોલિસેકરાઇડ ખાદ્ય ફિલ્મ, પ્રોટીન ખાદ્ય ફિલ્મ, લિપિડ ખાદ્ય ફિલ્મ, માઇક્રોબાયલ ખાદ્ય ફિલ્મ અને સંયુક્ત ખાદ્ય ફિલ્મ.

1.1.3 ખાદ્ય ફિલ્મની અરજી

ખાદ્ય પેકેજિંગ સામગ્રીના નવા પ્રકાર તરીકે જે સલામત અને ખાદ્ય છે, અને ચોક્કસ પોષક મૂલ્ય પણ ધરાવે છે, ખાદ્ય ફિલ્મનો વ્યાપકપણે ફૂડ પેકેજિંગ ઉદ્યોગ, ફાર્માસ્યુટિકલ ક્ષેત્ર, ફળો અને શાકભાજીના સંગ્રહ અને જાળવણી, પ્રક્રિયા અને સંરક્ષણમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. માંસ અને જળચર ઉત્પાદનો, ફાસ્ટ ફૂડનું ઉત્પાદન અને તેલનું ઉત્પાદન. તે તળેલી બેકડ કેન્ડી જેવા ખોરાકની જાળવણીમાં વ્યાપક ઉપયોગની સંભાવનાઓ ધરાવે છે.

1.1.3.1 ફૂડ પેકેજિંગમાં એપ્લિકેશન

ભેજ, ઓક્સિજન અને સુગંધિત પદાર્થોના પ્રવેશને રોકવા માટે છંટકાવ, બ્રશ, ડૂબકી, વગેરે દ્વારા પેકેજ કરવા માટેના ખોરાક પર ફિલ્મ-ફોર્મિંગ સોલ્યુશન આવરી લેવામાં આવે છે, જે અસરકારક રીતે પેકેજિંગના નુકસાનને ઘટાડી શકે છે અને પેકેજિંગ સ્તરોની સંખ્યામાં ઘટાડો કરી શકે છે. ; ખોરાકના બાહ્ય પડને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે પ્લાસ્ટિક પેકેજિંગના ઘટકોની જટિલતા તેના રિસાયક્લિંગ અને પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે અને પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ ઘટાડે છે; તે વિવિધ ઘટકો વચ્ચેના પરસ્પર સ્થળાંતરને ઘટાડવા માટે બહુ-ઘટક જટિલ ખોરાકના કેટલાક ઘટકોના અલગ પેકેજિંગ પર લાગુ કરવામાં આવે છે, જેનાથી પર્યાવરણમાં પ્રદૂષણ ઓછું થાય છે. ખોરાકના બગાડ અથવા ખોરાકની ગુણવત્તામાં ઘટાડો ઘટાડવો. ખાદ્ય ફિલ્મને ફૂડ પેકેજિંગ માટે પેકેજિંગ પેપર અથવા પેકેજિંગ બેગમાં સીધી પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે, જે માત્ર સલામતી, સ્વચ્છતા અને સગવડતા પ્રાપ્ત કરે છે, પરંતુ પર્યાવરણ પર સફેદ પ્રદૂષણનું દબાણ પણ ઘટાડે છે.

મુખ્ય કાચા માલ તરીકે મકાઈ, સોયાબીન અને ઘઉંનો ઉપયોગ કરીને, કાગળ જેવી અનાજની ફિલ્મો તૈયાર કરી શકાય છે અને તેનો ઉપયોગ સોસેજ અને અન્ય ખાદ્યપદાર્થોના પેકેજિંગ માટે કરી શકાય છે. ઉપયોગ કર્યા પછી, જો તે કુદરતી વાતાવરણમાં કાઢી નાખવામાં આવે તો પણ, તે બાયોડિગ્રેડેબલ છે અને જમીનને સુધારવા માટે તેને માટીના ખાતરમાં ફેરવી શકાય છે. . મુખ્ય સામગ્રી તરીકે સ્ટાર્ચ, ચિટોસન અને બીન ડ્રેગનો ઉપયોગ કરીને, ફાસ્ટ-ફૂડ નૂડલ્સ અને ફ્રેન્ચ ફ્રાઈસ જેવા ફાસ્ટ ફૂડના પેકેજિંગ માટે ખાદ્ય રેપિંગ પેપર તૈયાર કરી શકાય છે, જે અનુકૂળ, સલામત અને ખૂબ જ લોકપ્રિય છે; મસાલાના પેકેટો, નક્કર સૂપ માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે સગવડતાવાળા ખોરાકનું પેકેજિંગ જેમ કે કાચો માલ, જેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે સીધા જ વાસણમાં રાંધી શકાય છે, તે ખોરાકના દૂષણને અટકાવી શકે છે, ખોરાકના પોષણમાં વધારો કરી શકે છે અને સફાઈને સરળ બનાવી શકે છે. સૂકા એવોકાડો, બટાકા અને તૂટેલા ચોખાને આથો બનાવીને પોલિસેકેરાઇડ્સમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ રંગહીન અને પારદર્શક, સારી ઓક્સિજન અવરોધક ગુણધર્મો અને યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવતી નવી ખાદ્ય આંતરિક પેકેજિંગ સામગ્રી તૈયાર કરવા માટે થઈ શકે છે, અને દૂધ પાવડરના પેકેજિંગ માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે. , કચુંબર તેલ અને અન્ય ઉત્પાદનો [19]. લશ્કરી ખાદ્યપદાર્થો માટે, ઉત્પાદનનો ઉપયોગ કર્યા પછી, પરંપરાગત પ્લાસ્ટિક પેકેજિંગ સામગ્રીને પર્યાવરણમાં છોડી દેવામાં આવે છે અને દુશ્મન ટ્રેકિંગ માટે માર્કર બની જાય છે, જે ઠેકાણું જાહેર કરવું સરળ છે. પિઝા, પેસ્ટ્રી, કેચઅપ, આઈસ્ક્રીમ, દહીં, કેક અને મીઠાઈઓ જેવા બહુ-ઘટક વિશેષ ખોરાકમાં પ્લાસ્ટિકની પેકેજિંગ સામગ્રી સીધી ઉપયોગમાં લઈ શકાતી નથી, અને ખાદ્ય પેકેજિંગ ફિલ્મ તેના અનન્ય ફાયદાઓ દર્શાવે છે, જે જૂથોની સંખ્યાને ઘટાડી શકે છે. સ્વાદના પદાર્થોનું સ્થળાંતર ઉત્પાદનની ગુણવત્તા અને સૌંદર્ય શાસ્ત્ર [21] સુધારે છે. ખાદ્ય પેકેજિંગ ફિલ્મનો ઉપયોગ બેટર સિસ્ટમના માઇક્રોવેવ ફૂડ પ્રોસેસિંગમાં કરી શકાય છે. માંસ ઉત્પાદનો, શાકભાજી, ચીઝ અને ફળો છંટકાવ, ડુબાડવું અથવા બ્રશ વગેરે દ્વારા પ્રી-પેકેજ છે, સ્થિર અને સંગ્રહિત છે, અને માત્ર વપરાશ માટે માઇક્રોવેવ કરવાની જરૂર છે.

જો કે થોડાક વ્યાપારી ખાદ્ય પેકેજીંગ પેપર્સ અને બેગ ઉપલબ્ધ છે, ઘણી પેટન્ટ સંભવિત ખાદ્ય પેકેજીંગ સામગ્રીના ફોર્મ્યુલેશન અને એપ્લિકેશન પર નોંધાયેલ છે. ફ્રેન્ચ ફૂડ રેગ્યુલેટરી ઓથોરિટીઓએ “સોલુપાન” નામની ઔદ્યોગિક ખાદ્ય પેકેજિંગ બેગને મંજૂરી આપી છે, જે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ, સ્ટાર્ચ અને સોડિયમ સોર્બેટથી બનેલી છે અને તે વ્યવસાયિક રીતે ઉપલબ્ધ છે.

1.1.3.2 દવામાં અરજી

જિલેટીન, સેલ્યુલોઝ ડેરિવેટિવ્ઝ, સ્ટાર્ચ અને ખાદ્ય ગમનો ઉપયોગ દવાઓ અને આરોગ્ય ઉત્પાદનોના નરમ અને સખત કેપ્સ્યુલ શેલ તૈયાર કરવા માટે થઈ શકે છે, જે અસરકારક રીતે દવાઓ અને આરોગ્ય ઉત્પાદનોની અસરકારકતાની ખાતરી કરી શકે છે અને સલામત અને ખાદ્ય છે; કેટલીક દવાઓમાં સહજ કડવો સ્વાદ હોય છે, જેનો દર્દીઓ દ્વારા ઉપયોગ કરવો મુશ્કેલ હોય છે. સ્વીકૃત, ખાદ્ય ફિલ્મોનો ઉપયોગ આવી દવાઓ માટે સ્વાદ-માસ્કિંગ કોટિંગ તરીકે થઈ શકે છે; કેટલાક એન્ટરિક પોલિમર પોલિમર પેટ (pH 1.2) વાતાવરણમાં ઓગળતા નથી, પરંતુ તે આંતરડાના (pH 6.8) વાતાવરણમાં દ્રાવ્ય હોય છે અને તેનો ઉપયોગ આંતરડાના સસ્ટેન્ડ-રિલીઝ ડ્રગ કોટિંગમાં થઈ શકે છે; લક્ષિત દવાઓના વાહક તરીકે પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે.

બ્લેન્કો-ફર્નાન્ડીઝ એટ અલ. એક ચિટોસન એસિટિલેટેડ મોનોગ્લિસેરાઇડ સંયુક્ત ફિલ્મ તૈયાર કરી અને તેનો ઉપયોગ વિટામિન Eની એન્ટીઑકિસડન્ટ પ્રવૃત્તિના સતત પ્રકાશન માટે, અને તેની અસર નોંધપાત્ર હતી. લાંબા ગાળાની એન્ટીઑકિસડન્ટ પેકેજિંગ સામગ્રી. ઝાંગ એટ અલ. જિલેટીન સાથે મિશ્રિત સ્ટાર્ચ, પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલ પ્લાસ્ટિસાઇઝર ઉમેર્યું, અને પરંપરાગત ઉપયોગ. હોલો હાર્ડ કેપ્સ્યુલ્સ સંયુક્ત ફિલ્મની ડૂબકી મારવાની પ્રક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા, અને સંયુક્ત ફિલ્મની પારદર્શિતા, યાંત્રિક ગુણધર્મો, હાઇડ્રોફિલિક ગુણધર્મો અને તબક્કાના મોર્ફોલોજીનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. સારી કેપ્સ્યુલ સામગ્રી [52]. લાલ વગેરે. પેરાસિટામોલ કેપ્સ્યુલ્સના આંતરડાના કોટિંગ માટે કેફિરીનને ખાદ્ય કોટિંગમાં બનાવ્યું, અને ખાદ્ય ફિલ્મના યાંત્રિક ગુણધર્મો, થર્મલ ગુણધર્મો, અવરોધ ગુણધર્મો અને દવા છોડવાના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે જુવારના કોટિંગ ગ્લિયાડિન ફિલ્મના વિવિધ હાર્ડ કેપ્સ્યુલ્સ પેટમાં તૂટી ગયા ન હતા, પરંતુ પીએચ 6.8 પર આંતરડામાં દવા છોડવામાં આવી હતી. પાઈક એટ અલ. ઇન્ડોમેથાસિન સાથે કોટેડ HPMC phthalate કણો તૈયાર કર્યા, અને દવાના કણોની સપાટી પર HPMC ના ખાદ્ય ફિલ્મ-રચના પ્રવાહીનો છંટકાવ કર્યો, અને ડ્રગ એન્ટ્રેપમેન્ટ રેટ, દવાના કણોનું સરેરાશ કણોનું કદ, ખાદ્ય ફિલ્મના પરિણામો દર્શાવે છે કે HPMCN-કોટેડ indomethacin મૌખિક દવા દવાના કડવા સ્વાદને ઢાંકવા અને દવાની ડિલિવરીને લક્ષ્યાંકિત કરવાનો હેતુ હાંસલ કરી શકે છે. ઓલાદઝાદબાબાદી વગેરે. પરંપરાગત જિલેટીન કેપ્સ્યુલ્સના વિકલ્પ તરીકે ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે કેરેજીનન સાથે સંશોધિત સાગો સ્ટાર્ચનું મિશ્રણ કર્યું, અને તેના સૂકવવાના ગતિશાસ્ત્ર, થર્મોમેકનિકલ ગુણધર્મો, ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો અને અવરોધ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો, પરિણામો દર્શાવે છે કે સંયુક્ત ખાદ્ય ફિલ્મ જિલેટીન જેવા જ ગુણધર્મો ધરાવે છે અને કરી શકે છે. ફાર્માસ્યુટિકલ કેપ્સ્યુલ્સના ઉત્પાદનમાં ઉપયોગ થાય છે.

1.1.3.3 ફળ અને શાકભાજીની જાળવણીમાં અરજી

તાજા ફળો અને શાકભાજી ચૂંટ્યા પછી, બાયોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ અને શ્વસન હજી પણ જોરશોરથી ચાલુ છે, જે ફળો અને શાકભાજીના પેશીઓના નુકસાનને વેગ આપશે, અને ઓરડાના તાપમાને ફળો અને શાકભાજીમાં ભેજ ગુમાવવો સરળ છે, પરિણામે આંતરિક પેશીઓની ગુણવત્તા અને ફળો અને શાકભાજીના સંવેદનાત્મક ગુણધર્મો. ઘટાડો તેથી, ફળો અને શાકભાજીના સંગ્રહ અને પરિવહનમાં સાચવણી એ સૌથી મહત્વનો મુદ્દો બની ગયો છે; પરંપરાગત જાળવણી પદ્ધતિઓ નબળી જાળવણી અસર અને ઊંચી કિંમત ધરાવે છે. ફળો અને શાકભાજીને કોટિંગ જાળવવું એ હાલમાં ઓરડાના તાપમાને સાચવવાની સૌથી અસરકારક પદ્ધતિ છે. ખાદ્ય ફિલ્મ-રચના પ્રવાહી ફળો અને શાકભાજીની સપાટી પર કોટેડ હોય છે, જે અસરકારક રીતે સુક્ષ્મસજીવોના આક્રમણને અટકાવી શકે છે, શ્વસન, પાણીની ખોટ અને ફળો અને વનસ્પતિ પેશીઓના પોષક તત્ત્વોના નુકશાનને ઘટાડી શકે છે, ફળો અને વનસ્પતિ પેશીઓના શારીરિક વૃદ્ધત્વમાં વિલંબ કરી શકે છે, અને ફળો અને શાકભાજીની પેશીઓ મૂળ ભરાવદાર અને સરળ રાખો. ચળકતા દેખાવ, જેથી તાજી રાખવા અને સંગ્રહ સમયગાળો લંબાવવાનો હેતુ હાંસલ કરી શકાય. અમેરિકનો ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે મુખ્ય કાચા માલ તરીકે વનસ્પતિ તેલમાંથી કાઢવામાં આવેલા એસીટીલ મોનોગ્લિસેરાઇડ અને ચીઝનો ઉપયોગ કરે છે, અને તેનો ઉપયોગ ફળો અને શાકભાજીને તાજા રાખવા, ડિહાઇડ્રેશન, બ્રાઉનિંગ અને સુક્ષ્મસજીવોના આક્રમણને રોકવા માટે કરે છે, જેથી કરીને તેને જાળવી શકાય. લાંબો સમય. તાજી સ્થિતિ. જાપાન બટાકાની તાજી-કીપિંગ ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે કાચા માલ તરીકે વેસ્ટ સિલ્કનો ઉપયોગ કરે છે, જે કોલ્ડ સ્ટોરેજની તુલનામાં તાજી રાખવાની અસર પ્રાપ્ત કરી શકે છે. અમેરિકનો કોટિંગ પ્રવાહી બનાવવા માટે મુખ્ય કાચા માલ તરીકે વનસ્પતિ તેલ અને ફળોનો ઉપયોગ કરે છે, અને કાપેલા ફળને તાજા રાખે છે, અને જાણવા મળ્યું છે કે જાળવણીની અસર સારી છે.

માર્ક્વેઝ એટ અલ. કાચા માલ તરીકે છાશ પ્રોટીન અને પેક્ટીનનો ઉપયોગ કર્યો, અને સંયુક્ત ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે ક્રોસ-લિંકિંગ માટે ગ્લુટામિનેઝ ઉમેર્યું, જેનો ઉપયોગ તાજા કાપેલા સફરજન, ટામેટાં અને ગાજરને કોટ કરવા માટે કરવામાં આવતો હતો, જે વજન ઘટાડવાના દરને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે. , તાજા કાપેલા ફળો અને શાકભાજીની સપાટી પર સુક્ષ્મસજીવોના વિકાસને અટકાવે છે, અને તાજા કાપેલા ફળો અને શાકભાજીના સ્વાદ અને સ્વાદને જાળવી રાખવાના આધારે શેલ્ફ લાઇફને લંબાવે છે. શી લેઇ એટ અલ. ચિટોસન ખાદ્ય ફિલ્મ સાથે કોટેડ રેડ ગ્લોબ દ્રાક્ષ, જે દ્રાક્ષના વજનમાં ઘટાડો અને સડવાના દરને ઘટાડી શકે છે, દ્રાક્ષનો રંગ અને તેજ જાળવી શકે છે અને દ્રાવ્ય ઘન પદાર્થોના અધોગતિમાં વિલંબ કરી શકે છે. કાચા માલ તરીકે ચીટોસન, સોડિયમ એલ્જીનેટ, સોડિયમ કાર્બોક્સિમિથાઈલસેલ્યુલોઝ અને પોલિએક્રીલેટનો ઉપયોગ કરીને, લિયુ એટ અલ. ફળો અને શાકભાજીને તાજા રાખવા માટે મલ્ટિલેયર કોટિંગ દ્વારા ખાદ્ય ફિલ્મો તૈયાર કરી, અને તેમના મોર્ફોલોજી, પાણીની દ્રાવ્યતા વગેરેનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે સોડિયમ કાર્બોક્સિમિથિલ સેલ્યુલોઝ-ચિટોસન-ગ્લિસરોલ સંયુક્ત ફિલ્મ શ્રેષ્ઠ જાળવણી અસર ધરાવે છે. સન કિંગશેન એટ અલ. સોયાબીન પ્રોટીન આઇસોલેટની સંયુક્ત ફિલ્મનો અભ્યાસ કર્યો, જેનો ઉપયોગ સ્ટ્રોબેરીના સંરક્ષણ માટે થાય છે, જે સ્ટ્રોબેરીના બાષ્પોત્સર્જનને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે, તેમના શ્વસનને અટકાવે છે અને સડેલા ફળોના દરને ઘટાડી શકે છે. ફેરેરા એટ અલ. સંયુક્ત ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે ફળો અને શાકભાજીના અવશેષોના પાવડર અને બટાકાની છાલના પાવડરનો ઉપયોગ કર્યો, સંયુક્ત ફિલ્મની પાણીની દ્રાવ્યતા અને યાંત્રિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો અને હોથોર્નને બચાવવા માટે કોટિંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે હોથોર્નની શેલ્ફ લાઇફ લાંબી હતી. 50%, વજન ઘટાડવાનો દર 30-57% ઘટ્યો, અને કાર્બનિક એસિડ અને ભેજ નોંધપાત્ર રીતે બદલાયો નથી. ફુ Xiaowei એટ અલ. ચિટોસન ખાદ્ય ફિલ્મ દ્વારા તાજા મરીના જાળવણીનો અભ્યાસ કર્યો, અને પરિણામો દર્શાવે છે કે તે સંગ્રહ દરમિયાન તાજા મરીના શ્વસનની તીવ્રતાને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે અને મરીના વૃદ્ધત્વમાં વિલંબ કરી શકે છે. Navarro-Tarazaga et al. પ્લમ્સને સાચવવા માટે મીણ-સંશોધિત HPMC ખાદ્ય ફિલ્મનો ઉપયોગ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે મીણ ઓક્સિજન અને ભેજ અવરોધ ગુણધર્મો અને HPMC ફિલ્મોના યાંત્રિક ગુણધર્મોને સુધારી શકે છે. પ્લમ્સના વજનમાં ઘટાડો દર નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડવામાં આવ્યો હતો, સંગ્રહ દરમિયાન ફળની નરમાઈ અને રક્તસ્રાવમાં સુધારો થયો હતો, અને પ્લમનો સંગ્રહ સમયગાળો લાંબો હતો. તાંગ લિયિંગ એટ અલ. સ્ટાર્ચ મોડિફિકેશનમાં શેલક આલ્કલી સોલ્યુશનનો ઉપયોગ કર્યો, ખાદ્ય પેકેજિંગ ફિલ્મ તૈયાર કરી અને તેની ફિલ્મ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો; તે જ સમયે, તાજગી માટે કેરીને કોટ કરવા માટે તેના ફિલ્મ-રચના પ્રવાહીનો ઉપયોગ અસરકારક રીતે શ્વાસને ઘટાડી શકે છે તે સંગ્રહ દરમિયાન બ્રાઉનિંગની ઘટનાને અટકાવી શકે છે, વજન ઘટાડવાનો દર ઘટાડી શકે છે અને સંગ્રહનો સમયગાળો લંબાવી શકે છે.

1.1.3.4 માંસ ઉત્પાદનોની પ્રક્રિયા અને જાળવણીમાં એપ્લિકેશન

સમૃદ્ધ પોષક તત્ત્વો અને ઉચ્ચ-પાણીની પ્રવૃત્તિવાળા માંસ ઉત્પાદનો પર પ્રક્રિયા, પરિવહન, સંગ્રહ અને વપરાશની પ્રક્રિયામાં સૂક્ષ્મજીવો દ્વારા સરળતાથી આક્રમણ કરવામાં આવે છે, પરિણામે રંગ અને ચરબીનું ઓક્સિડેશન અને અન્ય બગાડ ઘાટા થાય છે. માંસ ઉત્પાદનોના સંગ્રહના સમયગાળા અને શેલ્ફ લાઇફને લંબાવવા માટે, માંસ ઉત્પાદનોમાં ઉત્સેચકોની પ્રવૃત્તિ અને સપાટી પરના સુક્ષ્મસજીવોના આક્રમણને અટકાવવાનો પ્રયાસ કરવો જરૂરી છે, અને ચરબીના ઓક્સિડેશનને કારણે રંગ અને ગંધના બગાડને અટકાવવો જરૂરી છે. હાલમાં, ખાદ્ય ફિલ્મ જાળવણી એ દેશ અને વિદેશમાં માંસની જાળવણીમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી સામાન્ય પદ્ધતિઓમાંની એક છે. પરંપરાગત પદ્ધતિ સાથે તેની સરખામણી કરતાં, એવું જાણવા મળે છે કે ખાદ્ય ફિલ્મમાં પેક કરાયેલ માંસ ઉત્પાદનોમાં બાહ્ય સુક્ષ્મસજીવોનું આક્રમણ, ચરબીની ઓક્સિડેટીવ રેન્સીડીટી અને રસની ખોટમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો છે અને માંસ ઉત્પાદનોની ગુણવત્તામાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો છે. શેલ્ફ લાઇફ વિસ્તૃત છે.

માંસ ઉત્પાદનોની ખાદ્ય ફિલ્મ પર સંશોધન 1950 ના દાયકાના અંતમાં શરૂ થયું, અને સૌથી સફળ એપ્લિકેશન કેસ કોલેજન ખાદ્ય ફિલ્મ હતી, જેનો વ્યાપકપણે સોસેજ ઉત્પાદન અને પ્રક્રિયામાં ઉપયોગ થાય છે. એમિરોગ્લુ એટ અલ. એન્ટિબેક્ટેરિયલ ફિલ્મ બનાવવા માટે સોયાબીન પ્રોટીન ખાદ્ય ફિલ્મમાં તલનું તેલ ઉમેર્યું, અને ફ્રોઝન બીફ પર તેની એન્ટિબેક્ટેરિયલ અસરનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે એન્ટિબેક્ટેરિયલ ફિલ્મ સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરેયસના પ્રજનન અને વૃદ્ધિને નોંધપાત્ર રીતે અટકાવી શકે છે. વૂક એટ અલ. પ્રોએન્થોસાયનિડિન ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરી અને તેનો ઉપયોગ તાજગી માટે રેફ્રિજરેટેડ ડુક્કરને કોટ કરવા માટે કર્યો. 14 દિવસ સુધી સંગ્રહ કર્યા પછી ડુક્કરના ચોપ્સનો રંગ, pH, TVB-N મૂલ્ય, થિયોબાર્બિટ્યુરિક એસિડ અને માઇક્રોબાયલ કાઉન્ટનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. પરિણામો દર્શાવે છે કે પ્રોએન્થોસાયનિડિન્સની ખાદ્ય ફિલ્મ થિયોબાર્બિટ્યુરિક એસિડની રચનાને અસરકારક રીતે ઘટાડી શકે છે, ફેટી એસિડના બગાડને અટકાવી શકે છે, માંસ ઉત્પાદનોની સપાટી પર સુક્ષ્મસજીવોના આક્રમણ અને પ્રજનનને ઘટાડી શકે છે, માંસ ઉત્પાદનોની ગુણવત્તામાં સુધારો કરી શકે છે અને સંગ્રહનો સમયગાળો લંબાવી શકે છે. શેલ્ફ જીવન જિયાંગ શાઓટોંગ એટ અલ. સ્ટાર્ચ-સોડિયમ એલ્જીનેટ કોમ્પોઝિટ મેમ્બ્રેન સોલ્યુશનમાં ચાના પોલિફીનોલ્સ અને એલિસિન ઉમેર્યા, અને તેનો ઉપયોગ ઠંડુ ડુક્કરના માંસની તાજગી જાળવવા માટે કર્યો, જે 0-4 °C તાપમાને 19 દિવસથી વધુ સમય માટે સંગ્રહિત કરી શકાય છે. કાર્ટેજેના એટ અલ. ડુક્કરના ટુકડાના જાળવણી પર નિસિન એન્ટિમાઇક્રોબાયલ એજન્ટ સાથે ઉમેરવામાં આવેલી કોલેજન ખાદ્ય ફિલ્મની એન્ટિબેક્ટેરિયલ અસરની જાણ કરવામાં આવી છે, જે દર્શાવે છે કે કોલેજન ખાદ્ય ફિલ્મ રેફ્રિજરેટેડ ડુક્કરના ટુકડાના ભેજનું સ્થળાંતર ઘટાડી શકે છે, માંસ ઉત્પાદનોની રેસીડીટીમાં વિલંબ કરી શકે છે અને 2% સાથે કોલેજન ફિલ્મ ઉમેરી શકે છે. નિસિનની શ્રેષ્ઠ જાળવણી અસર હતી. વાંગ રૂઇ એટ અલ. સંગ્રહના 16 દિવસની અંદર પીએચ, અસ્થિર આધાર નાઇટ્રોજન, લાલાશ અને ગોમાંસની વસાહતોની કુલ સંખ્યાના તુલનાત્મક વિશ્લેષણ દ્વારા સોડિયમ એલ્જિનેટ, ચિટોસન અને કાર્બોક્સિમિથિલ ફાઇબરના ફેરફારોનો અભ્યાસ કર્યો. સોડિયમ વિટામીનની ત્રણ પ્રકારની ખાદ્ય ફિલ્મોનો ઉપયોગ ઠંડા માંસની તાજગી જાળવવા માટે કરવામાં આવતો હતો. પરિણામો દર્શાવે છે કે સોડિયમ અલ્જીનેટની ખાદ્ય ફિલ્મમાં તાજગી જાળવવાની આદર્શ અસર હતી. કેપ્રિઓલી એટ અલ. રાંધેલા ટર્કીના સ્તનને સોડિયમ કેસીનેટ ખાદ્ય ફિલ્મ વડે લપેટી અને પછી તેને 4 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર રેફ્રિજરેટ કરો. અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે સોડિયમ કેસીનેટ ખાદ્ય ફિલ્મ રેફ્રિજરેશન દરમિયાન ટર્કીના માંસને ધીમું કરી શકે છે. ના .

1.1.3.5 જળચર ઉત્પાદનોની જાળવણીમાં અરજી

જળચર ઉત્પાદનોની ગુણવત્તામાં ઘટાડો મુખ્યત્વે મુક્ત ભેજમાં ઘટાડો, સ્વાદમાં બગાડ અને જળચર ઉત્પાદનોની રચનાના બગાડમાં પ્રગટ થાય છે. જલીય ઉત્પાદનોનું વિઘટન, ઓક્સિડેશન, વિકૃતિકરણ અને માઇક્રોબાયલ આક્રમણને કારણે શુષ્ક વપરાશ એ જળચર ઉત્પાદનોના શેલ્ફ લાઇફને અસર કરતા તમામ મહત્વપૂર્ણ પરિબળો છે. જળચર ઉત્પાદનોની જાળવણી માટે સ્થિર સંગ્રહ એ એક સામાન્ય પદ્ધતિ છે, પરંતુ પ્રક્રિયામાં ગુણવત્તામાં અમુક અંશે ઘટાડો પણ થશે, જે ખાસ કરીને તાજા પાણીની માછલીઓ માટે ગંભીર છે.

1970 ના દાયકાના અંતમાં જળચર ઉત્પાદનોની ખાદ્ય ફિલ્મ જાળવણી શરૂ થઈ હતી અને હવે તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. ખાદ્ય ફિલ્મ ફ્રોઝન જલીય ઉત્પાદનોને અસરકારક રીતે સાચવી શકે છે, પાણીની ખોટ ઘટાડી શકે છે અને ચરબીના ઓક્સિડેશનને રોકવા માટે એન્ટીઑકિસડન્ટો સાથે પણ જોડી શકાય છે, જેનાથી શેલ્ફ લાઇફ અને શેલ્ફ લાઇફ લંબાવવાનો હેતુ પ્રાપ્ત થાય છે. મીનાચીસુંદરમ વગેરે. મેટ્રિક્સ તરીકે સ્ટાર્ચનો ઉપયોગ કરીને સ્ટાર્ચ આધારિત સંયુક્ત ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરી અને તેમાં લવિંગ અને તજ જેવા મસાલા ઉમેર્યા અને તેનો ઉપયોગ સફેદ ઝીંગાની જાળવણી માટે કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે ખાદ્ય સ્ટાર્ચ ફિલ્મ સુક્ષ્મસજીવોના વિકાસને અસરકારક રીતે અટકાવી શકે છે, ચરબીનું ઓક્સિડેશન ધીમું કરી શકે છે, રેફ્રિજરેટેડ સફેદ ઝીંગાનું શેલ્ફ લાઇફ 10 °C અને 4 °C પર અનુક્રમે 14 અને 12 દિવસ સુધી લંબાવી શકે છે. ચેંગ યુઆન્યુઆન અને અન્ય લોકોએ પુલ્યુલાન દ્રાવણના પ્રિઝર્વેટિવનો અભ્યાસ કર્યો અને તાજા પાણીની માછલીઓ હાથ ધરી. જાળવણી અસરકારક રીતે સુક્ષ્મસજીવોના વિકાસને અટકાવી શકે છે, માછલીના પ્રોટીન અને ચરબીના ઓક્સિડેશનને ધીમું કરી શકે છે અને ઉત્તમ જાળવણી અસર ધરાવે છે. યુનુસ એટ અલ. જિલેટીન ખાદ્ય ફિલ્મ સાથે કોટેડ રેઈન્બો ટ્રાઉટ જેમાં ખાડી પર્ણ આવશ્યક તેલ ઉમેરવામાં આવ્યું હતું, અને 4 °C તાપમાને રેફ્રિજરેટેડ જાળવણીની અસરનો અભ્યાસ કર્યો હતો. પરિણામો દર્શાવે છે કે જિલેટીન ખાદ્ય ફિલ્મ 22 દિવસ સુધી રેઈન્બો ટ્રાઉટની ગુણવત્તા જાળવવામાં અસરકારક હતી. લાંબા સમય સુધી. વાંગ સિવેઇ એટ અલ. મુખ્ય સામગ્રી તરીકે સોડિયમ એલ્જીનેટ, ચિટોસન અને સીએમસીનો ઉપયોગ કર્યો, ખાદ્ય ફિલ્મ પ્રવાહી તૈયાર કરવા માટે સ્ટીઅરિક એસિડ ઉમેર્યું, અને તાજગી માટે પેનિયસ વેન્નામીને કોટ કરવા માટે તેનો ઉપયોગ કર્યો. અભ્યાસ દર્શાવે છે કે સીએમસી અને ચિટોસનની સંયુક્ત ફિલ્મ પ્રવાહી સારી જાળવણી અસર ધરાવે છે અને શેલ્ફ લાઇફ લગભગ 2 દિવસ સુધી વધારી શકે છે. યાંગ શેંગપિંગ અને અન્ય લોકોએ તાજી હેરટેઇલના રેફ્રિજરેશન અને જાળવણી માટે ચિટોસન-ટી પોલિફેનોલ ખાદ્ય ફિલ્મનો ઉપયોગ કર્યો, જે હેરટેઇલની સપાટી પર બેક્ટેરિયાના પ્રજનનને અસરકારક રીતે અટકાવી શકે છે, અસ્થિર હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડના નિર્માણમાં વિલંબ કરી શકે છે અને હેરટેલની શેલ્ફ લાઇફને વિસ્તૃત કરી શકે છે. લગભગ 12 દિવસ.

1.1.3.6 તળેલા ખોરાકમાં અરજી

ડીપ ફ્રાઈડ ફૂડ એ એક વિશાળ આઉટપુટ સાથે વ્યાપકપણે લોકપ્રિય તૈયાર ખોરાક છે. તે પોલિસેકરાઇડ અને પ્રોટીન ખાદ્ય ફિલ્મ સાથે લપેટી છે, જે તળવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન ખોરાકના રંગમાં ફેરફારને અટકાવી શકે છે અને તેલનો વપરાશ ઘટાડી શકે છે. ઓક્સિજન અને ભેજનો પ્રવેશ [80]. તળેલા ખોરાકને ગેલન ગમ સાથે કોટિંગ કરવાથી તેલનો વપરાશ 35%-63% ઘટાડી શકાય છે, જેમ કે સાશિમીને તળતી વખતે, તે તેલનો વપરાશ 63% ઘટાડી શકે છે; બટાકાની ચિપ્સને તળતી વખતે, તે તેલનો વપરાશ 35%-63% ઘટાડી શકે છે. બળતણ વપરાશમાં 60% ઘટાડો, વગેરે. [81].

સિંગથોંગ એટ અલ. સોડિયમ એલ્જીનેટ, કાર્બોક્સિમિથાઈલ સેલ્યુલોઝ અને પેક્ટીન જેવા પોલિસેકરાઈડની ખાદ્ય ફિલ્મો બનાવી, જેનો ઉપયોગ તળેલા કેળાના સ્ટ્રીપ્સના કોટિંગ માટે કરવામાં આવતો હતો અને તળ્યા પછી તેલ શોષણ દરનો અભ્યાસ કર્યો હતો. પરિણામો દર્શાવે છે કે પેક્ટીન અને કાર્બોક્સિલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ સાથે કોટેડ તળેલા કેળાની પટ્ટીઓ સારી સંવેદનાત્મક ગુણવત્તા દર્શાવે છે, જેમાંથી પેક્ટીન ખાદ્ય ફિલ્મ તેલ શોષણ ઘટાડવા પર શ્રેષ્ઠ અસર કરે છે [82]. હોલોનિયા એટ અલ. તળેલા ચિકન ફીલેટ્સની સપાટી પર કોટેડ HPMC અને MC ફિલ્મો તેલના વપરાશમાં ફેરફાર, ફ્રી ફેટી એસિડની સામગ્રી અને તળવાના તેલમાં રંગ મૂલ્યનો અભ્યાસ કરવા માટે. પ્રી-કોટિંગ તેલનું શોષણ ઘટાડી શકે છે અને તેલનું જીવન સુધારી શકે છે [83]. શેંગ મેક્સિઆંગ એટ અલ. સીએમસી, ચિટોસન અને સોયાબીન પ્રોટીન આઇસોલેટ, કોટેડ બટાકાની ચિપ્સની ખાદ્ય ફિલ્મો બનાવી અને તેલ શોષણ, પાણીની સામગ્રી, રંગ, એક્રેલામાઇડ સામગ્રી અને બટાકાની ચિપ્સની સંવેદનાત્મક ગુણવત્તાનો અભ્યાસ કરવા માટે તેને ઊંચા તાપમાને તળેલી. , પરિણામો દર્શાવે છે કે સોયાબીન પ્રોટીન આઇસોલેટ ખાદ્ય ફિલ્મ તળેલા બટાકાની ચિપ્સના તેલના વપરાશને ઘટાડવા પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે, અને ચિટોસન ખાદ્ય ફિલ્મ એક્રેલામાઇડ સામગ્રીને ઘટાડવા પર વધુ સારી અસર કરે છે [84]. સાલ્વાડોર એટ અલ. ઘઉંના સ્ટાર્ચ, સંશોધિત કોર્ન સ્ટાર્ચ, ડેક્સટ્રિન અને ગ્લુટેન સાથે તળેલા સ્ક્વિડ રિંગ્સની સપાટીને કોટેડ કરવામાં આવે છે, જે સ્ક્વિડ રિંગ્સની ચપળતામાં સુધારો કરી શકે છે અને તેલ શોષણ દર ઘટાડી શકે છે [85].

1.1.3.7 બેકડ સામાનમાં અરજી

ખાદ્ય ફિલ્મનો ઉપયોગ બેકડ માલના દેખાવને સુધારવા માટે સરળ કોટિંગ તરીકે કરી શકાય છે; બેકડ સામાનના શેલ્ફ લાઇફને સુધારવા માટે ભેજ, ઓક્સિજન, ગ્રીસ વગેરેના અવરોધ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, ચિટોસન ખાદ્ય ફિલ્મનો ઉપયોગ બ્રેડની સપાટી પર કોટિંગ કરવા માટે થાય છે તેનો ઉપયોગ ચપળ નાસ્તા અને નાસ્તા માટે એડહેસિવ તરીકે પણ થઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, શેકેલી મગફળીને ઘણીવાર મીઠું અને સીઝનીંગ માટે એડહેસિવથી કોટેડ કરવામાં આવે છે [87].

ક્રિસ્ટોસ એટ અલ. સોડિયમ અલ્જીનેટ અને છાશ પ્રોટીનની ખાદ્ય ફિલ્મો બનાવી અને તેને લેક્ટોબેસિલસ રેમ્નોસસ પ્રોબાયોટિક બ્રેડની સપાટી પર કોટેડ કરી. અભ્યાસ દર્શાવે છે કે પ્રોબાયોટીક્સના જીવન ટકાવી રાખવાના દરમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો છે, પરંતુ બે પ્રકારની બ્રેડ દર્શાવે છે કે પાચનતંત્ર ખૂબ સમાન છે, તેથી ખાદ્ય ફિલ્મનું આવરણ બ્રેડની રચના, સ્વાદ અને થર્મોફિઝિકલ ગુણધર્મોને બદલતું નથી [88]. પનુવત વગેરે. ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે મિથાઈલ સેલ્યુલોઝ મેટ્રિક્સમાં ભારતીય ગૂસબેરીનો અર્ક ઉમેર્યો, અને શેકેલા કાજુની તાજગી જાળવવા માટે તેનો ઉપયોગ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે સંયુક્ત ખાદ્ય ફિલ્મ સંગ્રહ દરમિયાન શેકેલા કાજુને અસરકારક રીતે અટકાવી શકે છે. ગુણવત્તા બગડી અને શેકેલા કાજુની શેલ્ફ લાઇફ 90 દિવસ [89] સુધી લંબાવવામાં આવી. Schou એટ અલ. સોડિયમ કેસીનેટ અને ગ્લિસરીન સાથે પારદર્શક અને લવચીક ખાદ્ય ફિલ્મ બનાવી, અને તેના યાંત્રિક ગુણધર્મો, પાણીની અભેદ્યતા અને બેકડ બ્રેડના ટુકડા પર તેની પેકેજિંગ અસરનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે સોડિયમ કેસીનેટની ખાદ્ય ફિલ્મ બેકડ બ્રેડને આવરિત કરે છે. બ્રેડિંગ પછી, ઓરડાના તાપમાને [90] સ્ટોરેજના 6 કલાકની અંદર તેની કઠિનતા ઘટાડી શકાય છે. ડુ એટ અલ. રોસ્ટ ચિકનને લપેટવા માટે એપલ આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મ અને ટામેટા આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મનો ઉપયોગ છોડના આવશ્યક તેલ સાથે કરવામાં આવ્યો હતો, જે માત્ર ચિકનને શેકતા પહેલા સૂક્ષ્મજીવોના વિકાસને અટકાવતો નથી, પરંતુ શેક્યા પછી ચિકનનો સ્વાદ પણ વધારતો હતો [91]. જવાનમર્દ એટ અલ. ઘઉંના સ્ટાર્ચની ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરી અને તેનો ઉપયોગ બેકડ પિસ્તાના દાણાને વીંટાળવા માટે કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે ખાદ્ય સ્ટાર્ચ ફિલ્મ નટ્સની ઓક્સિડેટીવ રેસીડીટીને અટકાવી શકે છે, બદામની ગુણવત્તામાં સુધારો કરી શકે છે અને તેમના શેલ્ફ લાઇફને લંબાવી શકે છે [92]. મજીદ વગેરે. શેકેલી મગફળીને કોટ કરવા માટે છાશ પ્રોટીન ખાદ્ય ફિલ્મનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે ઓક્સિજન અવરોધને વધારી શકે છે, મગફળીની રેસીડીટી ઘટાડી શકે છે, શેકેલી મગફળીની બરડતાને સુધારી શકે છે અને તેનો સંગ્રહ સમય લંબાવી શકે છે [93].

1.1.3.8 કન્ફેક્શનરી ઉત્પાદનોમાં એપ્લિકેશન

કેન્ડી ઉદ્યોગમાં અસ્થિર ઘટકોના પ્રસાર માટે ઉચ્ચ જરૂરિયાતો હોય છે, તેથી ચોકલેટ અને પોલિશ્ડ સપાટીઓવાળી કેન્ડી માટે, અસ્થિર ઘટકો ધરાવતા કોટિંગ પ્રવાહીને બદલવા માટે પાણીમાં દ્રાવ્ય ખાદ્ય ફિલ્મોનો ઉપયોગ કરવો જરૂરી છે. ખાદ્ય પેકેજિંગ ફિલ્મ ઓક્સિજન અને ભેજનું સ્થળાંતર ઘટાડવા માટે કેન્ડીની સપાટી પર એક સરળ રક્ષણાત્મક ફિલ્મ બનાવી શકે છે [19]. કન્ફેક્શનરીમાં છાશ પ્રોટીન ખાદ્ય ફિલ્મોનો ઉપયોગ તેના અસ્થિર ઘટકોના પ્રસારને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે. જ્યારે ચોકલેટનો ઉપયોગ કૂકીઝ અને પીનટ બટર જેવા તૈલીય ખોરાકને સમાવી લેવા માટે થાય છે, ત્યારે તેલ ચોકલેટના બાહ્ય સ્તરમાં સ્થળાંતર કરશે, ચોકલેટને ચીકણું બનાવે છે અને "વિપરીત હિમ" ની ઘટનાનું કારણ બને છે, પરંતુ અંદરની સામગ્રી સુકાઈ જાય છે, પરિણામે તેના સ્વાદમાં ફેરફાર. ગ્રીસ બેરિયર ફંક્શન સાથે ખાદ્ય ફિલ્મ પેકેજિંગ સામગ્રીના સ્તરને ઉમેરવાથી આ સમસ્યાનો ઉકેલ આવી શકે છે [94].

નેલ્સન એટ અલ. બહુવિધ લિપિડ્સ ધરાવતી કેન્ડીઝને કોટ કરવા માટે મિથાઈલસેલ્યુલોઝ ખાદ્ય ફિલ્મનો ઉપયોગ કર્યો અને ખૂબ જ ઓછી લિપિડ અભેદ્યતા દર્શાવી, જેનાથી ચોકલેટમાં હિમ લાગવાની ઘટનાને અવરોધે છે [95]. મેયર્સે ચ્યુઇંગ ગમ પર હાઇડ્રોજેલ-વેક્સ બાયલેયર ખાદ્ય ફિલ્મ લાગુ કરી, જે તેના સંલગ્નતામાં સુધારો કરી શકે છે, પાણીની અસ્થિરતા ઘટાડી શકે છે અને તેની શેલ્ફ લાઇફ [21] લંબાવી શકે છે. ફડિની એટ અલ દ્વારા તૈયાર કરાયેલ પાણી. ડેકોલાજેન-કોકો બટર ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મનો તેના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને પાણીની અભેદ્યતા માટે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, અને તેનો સારા પરિણામો સાથે ચોકલેટ ઉત્પાદનો માટે કોટિંગ તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો [96].

1.1.4 સેલ્યુલોઝ-આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મો

સેલ્યુલોઝ આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મ એ એક પ્રકારની ખાદ્ય ફિલ્મ છે જે સૌથી વધુ પ્રમાણમાં સેલ્યુલોઝ અને મુખ્ય કાચી સામગ્રી તરીકે પ્રકૃતિમાં તેના ડેરિવેટિવ્ઝમાંથી બનાવવામાં આવે છે. સેલ્યુલોઝ આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મ ગંધહીન અને સ્વાદહીન છે, અને સારી યાંત્રિક શક્તિ, તેલ અવરોધ ગુણધર્મો, પારદર્શિતા, લવચીકતા અને સારી ગેસ અવરોધ ગુણધર્મો ધરાવે છે. જો કે, સેલ્યુલોઝની હાઇડ્રોફિલિક પ્રકૃતિને કારણે, સેલ્યુલોઝ આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મનો પ્રતિકાર પાણીની કામગીરી સામાન્ય રીતે પ્રમાણમાં નબળી છે [82, 97-99].

ખાદ્ય ઉદ્યોગના ઉત્પાદનમાં નકામા પદાર્થોમાંથી બનેલી સેલ્યુલોઝ આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મ ઉત્તમ પ્રદર્શન સાથે ખાદ્ય પેકેજિંગ ફિલ્મો મેળવી શકે છે અને ઉત્પાદનોના વધારાના મૂલ્યમાં વધારો કરવા માટે નકામા સામગ્રીનો ફરીથી ઉપયોગ કરી શકે છે. ફેરેરા એટ અલ. સેલ્યુલોઝ-આધારિત ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે બટાકાની છાલના પાવડર સાથે ફળો અને શાકભાજીના અવશેષોના પાવડરને મિશ્રિત કરો, અને તાજગી જાળવવા માટે તેને હોથોર્નના કોટિંગ પર લાગુ કરો, અને સારા પરિણામો પ્રાપ્ત કર્યા [62]. ટેન હુઇઝી એટ અલ. બીન ડ્રેગ્સમાંથી કાઢવામાં આવેલા ડાયેટરી ફાઇબરનો બેઝ મટિરિયલ તરીકે ઉપયોગ કર્યો અને સોયાબીન ફાઇબરની ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે ચોક્કસ માત્રામાં ઘટ્ટકણ ઉમેર્યું, જેમાં સારા યાંત્રિક ગુણધર્મો અને અવરોધક ગુણધર્મો છે [100], જે મુખ્યત્વે ફાસ્ટ ફૂડ નૂડલ સીઝનીંગના પેકેજિંગ માટે વપરાય છે. , સામગ્રીના પેકેજને સીધા ગરમ પાણીમાં વિસર્જન કરવું અનુકૂળ અને પૌષ્ટિક છે.

પાણીમાં દ્રાવ્ય સેલ્યુલોઝ ડેરિવેટિવ્ઝ, જેમ કે મિથાઈલ સેલ્યુલોઝ (MC), કાર્બોક્સિમિથાઈલ સેલ્યુલોઝ (CMC) અને હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ મિથાઈલ સેલ્યુલોઝ (HPMC), સતત મેટ્રિક્સ બનાવી શકે છે અને સામાન્ય રીતે ખાદ્ય ફિલ્મોના વિકાસ અને સંશોધનમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે. Xiao Naiyu et al. મુખ્ય ફિલ્મ-રચના સબસ્ટ્રેટ તરીકે MC નો ઉપયોગ કર્યો, પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલ અને કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ અને અન્ય સહાયક સામગ્રી ઉમેરી, કાસ્ટિંગ પદ્ધતિ દ્વારા MC ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરી, અને તેને ઓલેક્રેનનની જાળવણી માટે લાગુ કરી, જે ઓલેક્રેનનના મોંને લંબાવી શકે છે. આલૂની શેલ્ફ લાઇફ 4.5 દિવસ છે [101]. ઈસ્માઈલી એટ અલ. કાસ્ટિંગ દ્વારા MC ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરી અને તેને છોડના આવશ્યક તેલના માઇક્રોકેપ્સ્યુલ્સના કોટિંગ પર લાગુ કરો. પરિણામો દર્શાવે છે કે MC ફિલ્મ સારી ઓઇલ-બ્લોકીંગ અસર ધરાવે છે અને ફેટી એસિડના બગાડને રોકવા માટે ફૂડ પેકેજિંગ પર લાગુ કરી શકાય છે [102]. ટિયાન એટ અલ. સ્ટીઅરિક એસિડ અને અસંતૃપ્ત ફેટી એસિડ સાથે એમસી ખાદ્ય ફિલ્મોમાં ફેરફાર કર્યો, જે એમસી ખાદ્ય ફિલ્મોના પાણી-અવરોધિત ગુણધર્મોને સુધારી શકે છે [103]. લાઇ ફેંગિંગ એટ અલ. એમસી ખાદ્ય ફિલ્મની ફિલ્મ-રચના પ્રક્રિયા પર દ્રાવક પ્રકારની અસર અને ખાદ્ય ફિલ્મના અવરોધ ગુણધર્મો અને યાંત્રિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો [104].

CMC મેમ્બ્રેન O2, CO2 અને તેલ માટે સારી અવરોધક ગુણધર્મો ધરાવે છે, અને તેનો ખોરાક અને દવાના ક્ષેત્રમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે [99]. બિફાની એટ અલ. CMC મેમ્બ્રેન તૈયાર કર્યા અને પટલના પાણીના અવરોધ ગુણધર્મો અને ગેસ અવરોધ ગુણધર્મો પર પાંદડાના અર્કની અસરનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે પાંદડાના અર્કનો ઉમેરો પટલના ભેજ અને ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે સુધારી શકે છે, પરંતુ CO2 માટે નહીં. અવરોધ ગુણધર્મો અર્ક [105] ની સાંદ્રતા સાથે સંબંધિત છે. ડી મૌરા એટ અલ. તૈયાર કરેલા ચિટોસન નેનોપાર્ટિકલ્સે CMC ફિલ્મોને પ્રબલિત કરી, અને સંયુક્ત ફિલ્મોની થર્મલ સ્થિરતા, યાંત્રિક ગુણધર્મો અને પાણીની દ્રાવ્યતાનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે ચિટોસન નેનોપાર્ટિકલ્સ CMC ફિલ્મોના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને થર્મલ સ્થિરતાને અસરકારક રીતે સુધારી શકે છે. સેક્સ [98]. ખનબરઝાદેહ એટ અલ. CMC ખાદ્ય ફિલ્મો તૈયાર કરી અને CMC ફિલ્મોના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો પર ગ્લિસરોલ અને ઓલિક એસિડની અસરોનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે ફિલ્મોના અવરોધ ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો હતો, પરંતુ યાંત્રિક ગુણધર્મો અને પારદર્શિતામાં ઘટાડો થયો હતો [99]. ચેંગ એટ અલ. કાર્બોક્સિમિથિલ સેલ્યુલોઝ-કોન્જેક ગ્લુકોમનન ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મ તૈયાર કરી, અને સંયુક્ત ફિલ્મના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો પર પામ તેલની અસરનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે નાના લિપિડ માઇક્રોસ્ફિયર્સ સંયુક્ત ફિલ્મમાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકે છે. સપાટીની હાઇડ્રોફોબિસિટી અને પાણીના પરમાણુ પ્રવેશ ચેનલની વક્રતા પટલના ભેજ અવરોધ પ્રદર્શનને સુધારી શકે છે [106].

એચપીએમસી પાસે સારી ફિલ્મ-રચના ગુણધર્મો છે, અને તેની ફિલ્મ લવચીક, પારદર્શક, રંગહીન અને ગંધહીન છે, અને સારી તેલ-અવરોધ ગુણધર્મો ધરાવે છે, પરંતુ તેના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને પાણી-અવરોધિત ગુણધર્મોને સુધારવાની જરૂર છે. ઝુનિગા એટ અલ દ્વારા અભ્યાસ. દર્શાવે છે કે HPMC ફિલ્મ-રચના સોલ્યુશનની પ્રારંભિક માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને સ્થિરતા ફિલ્મની સપાટી અને આંતરિક રચનાને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરી શકે છે, અને ફિલ્મ સ્ટ્રક્ચરની રચના દરમિયાન તેલના ટીપાં જે રીતે પ્રવેશ કરે છે તે પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સ અને સપાટીની પ્રવૃત્તિને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરી શકે છે. ફિલ્મ એજન્ટનો ઉમેરો ફિલ્મ-રચના ઉકેલની સ્થિરતામાં સુધારો કરી શકે છે, જે બદલામાં ફિલ્મની સપાટીની રચના અને ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોને અસર કરે છે, પરંતુ યાંત્રિક ગુણધર્મો અને હવાની અભેદ્યતામાં ઘટાડો થતો નથી [107]. ક્લાંગમુઆંગ એટ અલ. HPMC ફિલ્મના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને અવરોધ ગુણધર્મોને સુધારવા માટે HPMC ખાદ્ય ફિલ્મને વધારવા અને સંશોધિત કરવા માટે સજીવ રીતે સુધારેલી માટી અને મીણનો ઉપયોગ કર્યો. અભ્યાસ દર્શાવે છે કે મીણ અને માટીના ફેરફાર પછી, HPMC ખાદ્ય ફિલ્મના યાંત્રિક ગુણધર્મો ખાદ્ય ફિલ્મ સાથે સરખાવી શકાય તેવા હતા. ભેજ ઘટકોની કામગીરીમાં સુધારો થયો હતો [108]. ડોગન એટ અલ. HPMC ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરી, અને HPMC ફિલ્મને વધારવા અને સંશોધિત કરવા માટે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ કર્યો, અને ફિલ્મની પાણીની અભેદ્યતા અને યાંત્રિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે સંશોધિત ફિલ્મના ભેજ અવરોધ ગુણધર્મો નોંધપાત્ર રીતે બદલાયા નથી. , પરંતુ તેના યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરવામાં આવ્યો છે [109]. ચોઈ એટ અલ. ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે HPMC મેટ્રિક્સમાં ઓરેગાનો પર્ણ અને બર્ગામોટ આવશ્યક તેલ ઉમેર્યું, અને તેને તાજા પ્લમના કોટિંગ સંરક્ષણ માટે લાગુ કર્યું. અભ્યાસ દર્શાવે છે કે ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મ આલુના શ્વસનને અસરકારક રીતે અટકાવી શકે છે, ઇથિલિનનું ઉત્પાદન ઘટાડી શકે છે, વજન ઘટાડવાનો દર ઘટાડી શકે છે અને પ્લમની ગુણવત્તામાં સુધારો કરી શકે છે [110]. એસ્તેગલાલ વગેરે. ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મો તૈયાર કરવા માટે જિલેટીન સાથે HPMC નું મિશ્રણ કર્યું અને ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોનો અભ્યાસ કર્યો. ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો, યાંત્રિક ગુણધર્મો અને HPMC જિલેટીનની સુસંગતતા દર્શાવે છે કે HPMC જિલેટીન સંયુક્ત ફિલ્મોના તાણયુક્ત ગુણધર્મો નોંધપાત્ર રીતે બદલાયા નથી, જેનો ઉપયોગ ઔષધીય કેપ્સ્યુલ્સ [111] ની તૈયારીમાં થઈ શકે છે. વિલાક્રેસ એટ અલ. HPMC-કસાવા સ્ટાર્ચ ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોના યાંત્રિક ગુણધર્મો, ગેસ અવરોધ ગુણધર્મો અને એન્ટિબેક્ટેરિયલ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે સંયુક્ત ફિલ્મોમાં સારી ઓક્સિજન અવરોધક ગુણધર્મો અને એન્ટીબેક્ટેરિયલ અસરો હતી [112]. બ્યુન એટ અલ. શેલક-એચપીએમસી સંયુક્ત પટલ તૈયાર કરી, અને સંયુક્ત પટલ પર ઇમલ્સિફાયર અને શેલક સાંદ્રતાના પ્રકારોની અસરોનો અભ્યાસ કર્યો. ઇમલ્સિફાયરએ સંયુક્ત પટલના પાણી-અવરોધિત ગુણધર્મોમાં ઘટાડો કર્યો, પરંતુ તેના યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો નથી; શેલૅકના ઉમેરાથી HPMC પટલની થર્મલ સ્થિરતામાં ઘણો સુધારો થયો, અને શેલકની સાંદ્રતા [113] વધવા સાથે તેની અસરમાં વધારો થયો.

1.1.5 સ્ટાર્ચ-આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મો

ખાદ્ય ફિલ્મોની તૈયારી માટે સ્ટાર્ચ કુદરતી પોલિમર છે. તે વ્યાપક સ્ત્રોત, ઓછી કિંમત, જૈવ સુસંગતતા અને પોષક મૂલ્યના ફાયદા ધરાવે છે, અને તેનો વ્યાપકપણે ખોરાક અને ફાર્માસ્યુટિકલ ઉદ્યોગોમાં ઉપયોગ થાય છે [114-117]. તાજેતરમાં, ખાદ્ય સંગ્રહ અને જાળવણી માટે શુદ્ધ સ્ટાર્ચ ખાદ્ય ફિલ્મો અને સ્ટાર્ચ આધારિત ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મો પરના સંશોધનો એક પછી એક બહાર આવ્યા છે [118]. ઉચ્ચ એમાયલોઝ સ્ટાર્ચ અને તેનો હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેટેડ સંશોધિત સ્ટાર્ચ સ્ટાર્ચ આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મો [119] તૈયાર કરવા માટેની મુખ્ય સામગ્રી છે. સ્ટાર્ચનું પાછું ખેંચવું એ તેની ફિલ્મ બનાવવાની ક્ષમતાનું મુખ્ય કારણ છે. એમીલોઝનું પ્રમાણ જેટલું ઊંચું હોય છે, આંતરપરમાણુ બંધન જેટલું ચુસ્ત હોય છે, તેટલું પાછું ખેંચવાનું ઉત્પન્ન કરવાનું સરળ બને છે, અને ફિલ્મ બનાવવાની મિલકત અને ફિલ્મની અંતિમ તાણ શક્તિ વધુ સારી હોય છે. મોટું એમીલોઝ ઓછી ઓક્સિજન અભેદ્યતા સાથે પાણીમાં દ્રાવ્ય ફિલ્મો બનાવી શકે છે, અને ઉચ્ચ-અમાયલોઝ ફિલ્મોના અવરોધ ગુણધર્મો ઊંચા તાપમાનના વાતાવરણમાં ઘટશે નહીં, જે પેકેજ્ડ ખોરાકને અસરકારક રીતે સુરક્ષિત કરી શકે છે [120].

સ્ટાર્ચ ખાદ્ય ફિલ્મ, રંગહીન અને ગંધહીન, સારી પારદર્શિતા, પાણીમાં દ્રાવ્યતા અને ગેસ અવરોધ ગુણધર્મો ધરાવે છે, પરંતુ તે પ્રમાણમાં મજબૂત હાઇડ્રોફિલિસીટી અને નબળા ભેજ અવરોધ ગુણધર્મો દર્શાવે છે, તેથી તે મુખ્યત્વે ખોરાક ઓક્સિજન અને તેલ અવરોધ પેકેજિંગ [121-123] માં વપરાય છે. વધુમાં, સ્ટાર્ચ-આધારિત પટલ વૃદ્ધત્વ અને પશ્ચાદવર્તી થવાની સંભાવના ધરાવે છે, અને તેમના યાંત્રિક ગુણધર્મો પ્રમાણમાં નબળા છે [124]. ઉપરોક્ત ખામીઓને દૂર કરવા માટે, સ્ટાર્ચ આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મોના ગુણધર્મોને સુધારવા માટે સ્ટાર્ચને ભૌતિક, રાસાયણિક, ઉત્સેચક, આનુવંશિક અને ઉમેરણ પદ્ધતિઓ દ્વારા સુધારી શકાય છે [114].

ઝાંગ ઝેંગમાઓ એટ અલ. સ્ટ્રોબેરીને કોટ કરવા માટે અલ્ટ્રા-ફાઇન સ્ટાર્ચ ખાદ્ય ફિલ્મનો ઉપયોગ કર્યો અને જાણવા મળ્યું કે તે પાણીની ખોટને અસરકારક રીતે ઘટાડી શકે છે, દ્રાવ્ય ખાંડની સામગ્રીમાં વિલંબ કરી શકે છે અને સ્ટ્રોબેરીના સંગ્રહના સમયગાળાને અસરકારક રીતે લંબાવી શકે છે [125]. ગાર્સિયા એટ અલ. સંશોધિત સ્ટાર્ચ ફિલ્મ-રચના પ્રવાહી મેળવવા માટે વિવિધ સાંકળ ગુણોત્તર સાથે સંશોધિત સ્ટાર્ચ, જેનો ઉપયોગ તાજા સ્ટ્રોબેરી કોટિંગ ફિલ્મ જાળવણી માટે થતો હતો. દર અને સડો દર અનકોટેડ જૂથ [126] કરતા વધુ સારો હતો. ખનબરઝાદેહ એટ અલ. સાઇટ્રિક એસિડ ક્રોસ-લિંકિંગ દ્વારા સંશોધિત સ્ટાર્ચ અને રાસાયણિક રીતે ક્રોસ-લિંક્ડ મોડિફાઇડ સ્ટાર્ચ ફિલ્મ મેળવી. અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે ક્રોસ-લિંકિંગ ફેરફાર પછી, ભેજ અવરોધ ગુણધર્મો અને સ્ટાર્ચ ફિલ્મોના યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં સુધારો થયો હતો [127]. ગાઓ કુન્યુ એટ અલ. સ્ટાર્ચની એન્ઝાઇમેટિક હાઇડ્રોલિસિસ ટ્રીટમેન્ટ હાથ ધરવામાં આવી અને સ્ટાર્ચ ખાદ્ય ફિલ્મ મેળવી, અને તેના યાંત્રિક ગુણધર્મો જેમ કે તાણ શક્તિ, વિસ્તરણ અને ફોલ્ડિંગ પ્રતિકારમાં વધારો થયો, અને એન્ઝાઇમની ક્રિયા સમયના વધારા સાથે ભેજ અવરોધની કામગીરીમાં વધારો થયો. નોંધપાત્ર સુધારો [128]. પેરા એટ અલ. સારા યાંત્રિક ગુણધર્મો અને નીચા પાણીની વરાળ ટ્રાન્સમિશન રેટ [129] સાથે ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે ટેપિયોકા સ્ટાર્ચમાં ક્રોસ-લિંકિંગ એજન્ટ ઉમેર્યું. ફોન્સેકા એટ અલ. બટાકાના સ્ટાર્ચને ઓક્સિડાઇઝ કરવા માટે સોડિયમ હાઇપોક્લોરાઇટનો ઉપયોગ કર્યો અને ઓક્સિડાઇઝ્ડ સ્ટાર્ચની ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરી. અભ્યાસ દર્શાવે છે કે તેના પાણીની વરાળ ટ્રાન્સમિશન રેટ અને પાણીની દ્રાવ્યતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો છે, જે ઉચ્ચ-પાણી પ્રવૃત્તિવાળા ખોરાકના પેકેજિંગ પર લાગુ કરી શકાય છે [130].

અન્ય ખાદ્ય પોલિમર અને પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ સાથે સ્ટાર્ચનું સંયોજન એ સ્ટાર્ચ આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મોના ગુણધર્મોને સુધારવા માટેની એક મહત્વપૂર્ણ પદ્ધતિ છે. હાલમાં, સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા જટિલ પોલિમર મોટે ભાગે હાઇડ્રોફિલિક કોલોઇડ્સ છે, જેમ કે પેક્ટીન, સેલ્યુલોઝ, સીવીડ પોલિસેકરાઇડ, ચિટોસન, કેરેજેનન અને ઝેન્થન ગમ [131].

મારિયા રોડ્રિગ્ઝ એટ અલ. સ્ટાર્ચ-આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મો તૈયાર કરવા માટે મુખ્ય સામગ્રી તરીકે બટાકાના સ્ટાર્ચ અને પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ અથવા સર્ફેક્ટન્ટ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે દર્શાવે છે કે પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ ફિલ્મની લવચીકતા વધારી શકે છે અને સર્ફેક્ટન્ટ્સ ફિલ્મ સ્ટ્રેચેબિલિટી ઘટાડી શકે છે [132]. સાન્તાના એટ અલ. કસાવા સ્ટાર્ચ ખાદ્ય ફિલ્મોને વધારવા અને સંશોધિત કરવા માટે નેનોફાઈબર્સનો ઉપયોગ કર્યો, અને સુધારેલ યાંત્રિક ગુણધર્મો, અવરોધ ગુણધર્મો અને થર્મલ સ્થિરતા [133] સાથે સ્ટાર્ચ આધારિત ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મો મેળવી. એઝેવેડો એટ અલ. એકસમાન ફિલ્મ સામગ્રી તૈયાર કરવા માટે થર્મોપ્લાસ્ટીક સ્ટાર્ચ સાથે કમ્પાઉન્ડ કરેલ છાશ પ્રોટીન, જે દર્શાવે છે કે છાશ પ્રોટીન અને થર્મોપ્લાસ્ટીક સ્ટાર્ચ મજબૂત ઇન્ટરફેસિયલ સંલગ્નતા ધરાવે છે, અને છાશ પ્રોટીન સ્ટાર્ચની ઉપલબ્ધતાને નોંધપાત્ર રીતે સુધારી શકે છે. ખાદ્ય ફિલ્મોના પાણી-અવરોધક અને યાંત્રિક ગુણધર્મો [134]. ઈધીરેજ વગેરે. ટેપિયોકા સ્ટાર્ચ આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરી, અને ફિલ્મના ભૌતિક અને રાસાયણિક બંધારણ, યાંત્રિક ગુણધર્મો અને થર્મલ ગુણધર્મો પર પ્લાસ્ટિસાઇઝરની અસરનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે પ્લાસ્ટિસાઇઝરનો પ્રકાર અને સાંદ્રતા ટેપિયોકા સ્ટાર્ચ ફિલ્મને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરી શકે છે. યુરિયા અને ટ્રાયથિલિન ગ્લાયકોલ જેવા અન્ય પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સની તુલનામાં, પેક્ટીન શ્રેષ્ઠ પ્લાસ્ટિસાઇઝિંગ અસર ધરાવે છે, અને પેક્ટીન-પ્લાસ્ટિકાઇઝ્ડ સ્ટાર્ચ ફિલ્મમાં સારી પાણી-અવરોધક ગુણધર્મો છે [135]. સાબેરી એટ અલ. ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોની તૈયારી માટે વટાણાના સ્ટાર્ચ, ગુવાર ગમ અને ગ્લિસરીનનો ઉપયોગ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે વટાણાનો સ્ટાર્ચ ફિલ્મની જાડાઈ, ઘનતા, સંકલન, પાણીની અભેદ્યતા અને તાણ શક્તિમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. ગુવાર ગમ તે પટલની તાણ શક્તિ અને સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસને અસર કરી શકે છે, અને ગ્લિસરોલ પટલની લવચીકતાને સુધારી શકે છે [136]. જી એટ અલ. કમ્પાઉન્ડેડ ચિટોસન અને કોર્ન સ્ટાર્ચ, અને સ્ટાર્ચ આધારિત એન્ટીબેક્ટેરિયલ ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ નેનોપાર્ટિકલ્સ ઉમેર્યા. અભ્યાસ દર્શાવે છે કે સ્ટાર્ચ અને ચિટોસન વચ્ચે ઇન્ટરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડ રચાયા હતા, અને ફિલ્મના યાંત્રિક ગુણધર્મો હતા અને એન્ટીબેક્ટેરિયલ ગુણધર્મોમાં વધારો થયો હતો [137]. મીરા એટ અલ. કાઓલિન નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે ઉન્નત અને સુધારેલ કોર્ન સ્ટાર્ચ ખાદ્ય એન્ટીબેક્ટેરિયલ ફિલ્મ, અને સંયુક્ત ફિલ્મના યાંત્રિક અને થર્મલ ગુણધર્મોમાં સુધારો થયો, અને એન્ટીબેક્ટેરિયલ અસર થઈ ન હતી [138]. ઓર્ટેગા-ટોરો એટ અલ. સ્ટાર્ચમાં HPMC ઉમેર્યું અને ખાદ્ય ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે સાઇટ્રિક એસિડ ઉમેર્યું. અભ્યાસ દર્શાવે છે કે HPMC અને સાઇટ્રિક એસિડનો ઉમેરો અસરકારક રીતે સ્ટાર્ચના વૃદ્ધત્વને અટકાવી શકે છે અને ખાદ્ય ફિલ્મની પાણીની અભેદ્યતા ઘટાડી શકે છે, પરંતુ ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મો ઘટે છે [139].

1.2 પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સ

હાઇડ્રોજેલ્સ એ ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક માળખું સાથે હાઇડ્રોફિલિક પોલિમરનો એક વર્ગ છે જે પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોય છે પરંતુ પાણી દ્વારા ફૂલી શકાય છે. મેક્રોસ્કોપિકલી રીતે, હાઇડ્રોજેલ ચોક્કસ આકાર ધરાવે છે, તે વહી શકતો નથી અને તે ઘન પદાર્થ છે. માઇક્રોસ્કોપિકલી રીતે, હાઇડ્રોજેલમાં પાણીમાં દ્રાવ્ય અણુઓ વિવિધ આકારો અને કદમાં વિતરિત કરી શકાય છે અને વિવિધ પ્રસરણ દરે ફેલાય છે, તેથી હાઇડ્રોજેલ દ્રાવણના ગુણધર્મો દર્શાવે છે. હાઇડ્રોજેલ્સની આંતરિક રચનામાં મર્યાદિત તાકાત હોય છે અને તે સરળતાથી નાશ પામે છે. તે ઘન અને પ્રવાહી વચ્ચેની સ્થિતિમાં છે. તે ઘન સમાન સ્થિતિસ્થાપકતા ધરાવે છે, અને તે વાસ્તવિક ઘનથી સ્પષ્ટ રીતે અલગ છે.

1.2.1 પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સનું વિહંગાવલોકન

1.2.1.1 પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સનું વર્ગીકરણ

પોલિમર હાઇડ્રોજેલ એ ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક માળખું છે જે પોલિમર અણુઓ [143-146] વચ્ચે ભૌતિક અથવા રાસાયણિક ક્રોસ-લિંકિંગ દ્વારા રચાય છે. તે પોતાની જાતને ફૂલવા માટે પાણીમાં મોટી માત્રામાં પાણીને શોષી લે છે, અને તે જ સમયે, તે તેની ત્રિ-પરિમાણીય રચના જાળવી શકે છે અને પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોઈ શકે છે. પાણી

હાઇડ્રોજેલ્સનું વર્ગીકરણ કરવાની ઘણી રીતો છે. ક્રોસ-લિંકિંગ ગુણધર્મોમાં તફાવતના આધારે, તેમને ભૌતિક જેલ્સ અને રાસાયણિક જેલ્સમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. ભૌતિક જેલ્સ પ્રમાણમાં નબળા હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ, આયનીય બોન્ડ્સ, હાઇડ્રોફોબિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ, વેન ડેર વાલ્સ દળો અને પોલિમર મોલેક્યુલર ચેઇન્સ અને અન્ય ભૌતિક દળો વચ્ચેના ભૌતિક ગૂંચવણો દ્વારા રચાય છે, અને વિવિધ બાહ્ય વાતાવરણમાં તેને ઉકેલોમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. તેને ઉલટાવી શકાય તેવું જેલ કહેવામાં આવે છે; રાસાયણિક જેલ સામાન્ય રીતે કાયમી ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક માળખું છે જે રાસાયણિક બોન્ડના ક્રોસ-લિંકિંગ દ્વારા રચાય છે જેમ કે ગરમી, પ્રકાશ, આરંભક વગેરેની હાજરીમાં સહસંયોજક બોન્ડ્સ. જેલની રચના થયા પછી, તે ઉલટાવી ન શકાય તેવું અને કાયમી હોય છે, જેને કેમિકલ્સ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. સાચા કન્ડેન્સેટ માટે [147-149]. ભૌતિક જેલ્સને સામાન્ય રીતે રાસાયણિક ફેરફારની જરૂર હોતી નથી અને તેમાં ઓછી ઝેરીતા હોય છે, પરંતુ તેના યાંત્રિક ગુણધર્મો પ્રમાણમાં નબળા હોય છે અને મોટા બાહ્ય તાણનો સામનો કરવો મુશ્કેલ હોય છે; રાસાયણિક જેલ્સ સામાન્ય રીતે સારી સ્થિરતા અને યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવે છે.

વિવિધ સ્ત્રોતોના આધારે, હાઇડ્રોજેલ્સને કૃત્રિમ પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સ અને કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. કૃત્રિમ પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સ એ હાઇડ્રોજેલ્સ છે જે કૃત્રિમ પોલિમરના રાસાયણિક પોલિમરાઇઝેશન દ્વારા રચાય છે, જેમાં મુખ્યત્વે પોલિએક્રીલિક એસિડ, પોલિવિનાઇલ એસિટેટ, પોલિએક્રાયલામાઇડ, પોલિઇથિલિન ઓક્સાઇડ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે; કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સ છે પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સ કુદરતી પોલિમર જેવા કે પોલિસેકરાઇડ્સ અને પ્રોટીનના ક્રોસ-લિંકિંગ દ્વારા રચાય છે, જેમાં સેલ્યુલોઝ, અલ્જિનેટ, સ્ટાર્ચ, એગેરોઝ, હાયલ્યુરોનિક એસિડ, જિલેટીન અને કોલેજન [6, 7, 150], 151]નો સમાવેશ થાય છે. કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સ સામાન્ય રીતે વિશાળ સ્ત્રોત, ઓછી કિંમત અને ઓછી ઝેરીતાની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે, અને કૃત્રિમ પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સ સામાન્ય રીતે પ્રક્રિયા કરવા માટે સરળ હોય છે અને મોટી ઉપજ ધરાવે છે.

બાહ્ય વાતાવરણના વિવિધ પ્રતિભાવોના આધારે, હાઇડ્રોજેલ્સને પરંપરાગત હાઇડ્રોજેલ્સ અને સ્માર્ટ હાઇડ્રોજેલ્સમાં પણ વિભાજિત કરી શકાય છે. પરંપરાગત હાઇડ્રોજેલ્સ બાહ્ય વાતાવરણમાં થતા ફેરફારો માટે પ્રમાણમાં અસંવેદનશીલ છે; સ્માર્ટ હાઇડ્રોજેલ્સ બાહ્ય વાતાવરણમાં નાના ફેરફારોને અનુભવી શકે છે અને ભૌતિક બંધારણ અને રાસાયણિક ગુણધર્મોમાં અનુરૂપ ફેરફારો પેદા કરી શકે છે [152-156]. તાપમાન-સંવેદનશીલ હાઇડ્રોજેલ્સ માટે, પર્યાવરણના તાપમાન સાથે વોલ્યુમ બદલાય છે. સામાન્ય રીતે, આવા પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સમાં હાઇડ્રોફિલિક જૂથો હોય છે જેમ કે હાઇડ્રોક્સિલ, ઇથર અને એમાઇડ અથવા હાઇડ્રોફોબિક જૂથો જેમ કે મિથાઇલ, ઇથિલ અને પ્રોપાઇલ. બાહ્ય વાતાવરણનું તાપમાન જેલના અણુઓ, હાઇડ્રોજન બંધન અને પાણીના અણુઓ અને પોલિમર સાંકળો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને હાઇડ્રોફિલિક અથવા હાઇડ્રોફોબિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને અસર કરી શકે છે, જેનાથી જેલ સિસ્ટમના સંતુલનને અસર થાય છે. પીએચ-સંવેદનશીલ હાઇડ્રોજેલ્સ માટે, સિસ્ટમમાં સામાન્ય રીતે એસિડ-બેઝ સંશોધિત જૂથો હોય છે જેમ કે કાર્બોક્સિલ જૂથો, સલ્ફોનિક એસિડ જૂથો અથવા એમિનો જૂથો. બદલાતા pH વાતાવરણમાં, આ જૂથો પ્રોટોનને શોષી અથવા મુક્ત કરી શકે છે, જેલમાં હાઇડ્રોજન બંધન અને આંતરિક અને બાહ્ય આયન સાંદ્રતા વચ્ચેના તફાવતને બદલી શકે છે, પરિણામે જેલના વોલ્યુમમાં ફેરફાર થાય છે. વિદ્યુત ક્ષેત્ર, ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને પ્રકાશ-સંવેદનશીલ હાઇડ્રોજેલ્સ માટે, તેઓ અનુક્રમે પોલિઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, મેટલ ઓક્સાઇડ્સ અને પ્રકાશસંવેદનશીલ જૂથો જેવા કાર્યાત્મક જૂથો ધરાવે છે. વિવિધ બાહ્ય ઉત્તેજના હેઠળ, સિસ્ટમ તાપમાન અથવા આયનીકરણ ડિગ્રી બદલાય છે, અને પછી જેલ વોલ્યુમ તાપમાન અથવા pH-સંવેદનશીલ હાઇડ્રોજેલ જેવા સિદ્ધાંત દ્વારા બદલાય છે.

વિવિધ જેલ વર્તણૂકોના આધારે, હાઇડ્રોજેલ્સને ઠંડા-પ્રેરિત જેલ્સ અને થર્મલ-પ્રેરિત જેલ્સ [157] માં વિભાજિત કરી શકાય છે. કોલ્ડ જેલ, જેને ટૂંકમાં કોલ્ડ જેલ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે એક મેક્રોમોલેક્યુલ છે જે ઊંચા તાપમાને રેન્ડમ કોઇલના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. ઠંડકની પ્રક્રિયા દરમિયાન, આંતર-પરમાણુ હાઇડ્રોજન બોન્ડની ક્રિયાને કારણે, પેચદાર ટુકડાઓ ધીમે ધીમે રચાય છે, જેનાથી દ્રાવણમાંથી પ્રક્રિયા પૂર્ણ થાય છે. જેલ [158] માં સંક્રમણ; થર્મો-પ્રેરિત જેલ, જેને થર્મલ જેલ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે નીચા તાપમાને દ્રાવણની સ્થિતિમાં મેક્રોમોલેક્યુલ છે. હીટિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, હાઇડ્રોફોબિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વગેરે દ્વારા ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક માળખું રચાય છે, આમ જીલેશન સંક્રમણ [159], 160] પૂર્ણ થાય છે.

હાઇડ્રોજેલ્સને વિવિધ નેટવર્ક ગુણધર્મોના આધારે હોમોપોલિમરિક હાઇડ્રોજેલ્સ, કોપોલિમરાઇઝ્ડ હાઇડ્રોજેલ્સ અને ઇન્ટરપેનિટ્રેટિંગ નેટવર્ક હાઇડ્રોજેલ્સમાં પણ વિભાજિત કરી શકાય છે, વિવિધ જેલ કદના આધારે માઇક્રોસ્કોપિક હાઇડ્રોજેલ્સ અને મેક્રોસ્કોપિક હાઇડ્રોજેલ્સ અને બાયોડિગ્રેડેબલ ગુણધર્મો. ડિગ્રેડેબલ હાઇડ્રોજેલ્સ અને નોન-ડિગ્રેડેબલ હાઇડ્રોજેલ્સમાં અલગ રીતે વિભાજિત.

1.2.1.2 કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સનો ઉપયોગ

કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સ સારી બાયોકોમ્પેટિબિલિટી, ઉચ્ચ લવચીકતા, વિપુલ સ્ત્રોતો, પર્યાવરણ પ્રત્યે સંવેદનશીલતા, ઉચ્ચ પાણીની જાળવણી અને ઓછી ઝેરીતાની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે અને તેનો વ્યાપકપણે બાયોમેડિસિન, ફૂડ પ્રોસેસિંગ, પર્યાવરણીય સંરક્ષણ, કૃષિ અને વનસંવર્ધન ઉત્પાદનમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. ઉદ્યોગ અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વપરાય છે [142, 161-165].

બાયોમેડિકલ સંબંધિત ક્ષેત્રોમાં કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સનો ઉપયોગ. કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સ સારી બાયોકોમ્પેટિબિલિટી, બાયોડિગ્રેડબિલિટી અને કોઈ ઝેરી આડઅસર ધરાવતા નથી, તેથી તેનો ઉપયોગ ઘા ડ્રેસિંગ તરીકે કરી શકાય છે અને માનવ પેશીઓનો સીધો સંપર્ક કરી શકાય છે, જે અસરકારક રીતે વિટ્રોમાં સુક્ષ્મસજીવોના આક્રમણને ઘટાડી શકે છે, શરીરના પ્રવાહીના નુકશાનને અટકાવી શકે છે અને ઓક્સિજનને મંજૂરી આપે છે. પસાર કરવા માટે. ઘા હીલિંગ પ્રોત્સાહન; આરામદાયક પહેરવા, સારી ઓક્સિજન અભેદ્યતા અને આંખના રોગોની સહાયક સારવારના ફાયદા સાથે કોન્ટેક્ટ લેન્સ તૈયાર કરવા માટે વાપરી શકાય છે [166, 167]. કુદરતી પોલિમર જીવંત પેશીઓની રચના સમાન હોય છે અને માનવ શરીરના સામાન્ય ચયાપચયમાં ભાગ લઈ શકે છે, તેથી આવા હાઇડ્રોજેલ્સનો ઉપયોગ ટીશ્યુ એન્જીનીયરીંગ સ્કેફોલ્ડ મટીરીયલ, ટીશ્યુ એન્જીનીયરીંગ કાર્ટિલેજ રીપેર વગેરે તરીકે કરી શકાય છે. ટીશ્યુ એન્જીનીયરીંગ સ્કેફોલ્ડને પૂર્વમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. આકારના અને ઈન્જેક્શન-મોલ્ડેડ સ્કેફોલ્ડ્સ. પ્રી-મોલ્ડેડ સ્ટેન્ટ્સ પાણીનો ઉપયોગ કરે છે જેલની વિશિષ્ટ ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક માળખું કોશિકાઓ માટે ચોક્કસ અને પર્યાપ્ત વૃદ્ધિ સ્થાન પ્રદાન કરતી વખતે તેને જૈવિક પેશીઓમાં ચોક્કસ સહાયક ભૂમિકા ભજવવા માટે સક્ષમ બનાવે છે, અને કોષની વૃદ્ધિ, ભિન્નતા અને અધોગતિને પણ પ્રેરિત કરી શકે છે અને માનવ શરીર દ્વારા શોષણ [168]. ઇન્જેક્શન-મોલ્ડેડ સ્ટેન્ટ્સ વહેતા દ્રાવણની સ્થિતિમાં ઇન્જેક્ટ કર્યા પછી ઝડપથી જેલ બનાવવા માટે હાઇડ્રોજેલ્સના તબક્કાના સંક્રમણ વર્તનનો ઉપયોગ કરે છે, જે દર્દીઓની પીડાને ઘટાડી શકે છે [169]. કેટલાક કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સ પર્યાવરણની દ્રષ્ટિએ સંવેદનશીલ હોય છે, તેથી તેનો વ્યાપકપણે ડ્રગ-નિયંત્રિત પ્રકાશન સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેથી તેમાં સમાવિષ્ટ દવાઓ માનવ શરીરના જરૂરી ભાગોમાં સમયસર અને માત્રાત્મક રીતે મુક્ત કરી શકાય છે, ઝેરી અને બાજુઓને ઘટાડે છે. માનવ શરીર પર દવાઓની અસરો [170].

ખોરાક સંબંધિત ક્ષેત્રોમાં કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સનો ઉપયોગ. કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સ એ લોકોના દિવસમાં ત્રણ ભોજનનો એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ છે, જેમ કે કેટલીક મીઠાઈઓ, કેન્ડી, માંસના વિકલ્પ, દહીં અને આઈસ્ક્રીમ. તે ઘણીવાર ખાદ્ય ચીજવસ્તુઓમાં ખાદ્ય ઉમેરણ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે, જે તેના ભૌતિક ગુણધર્મોને સુધારી શકે છે અને તેને સરળ સ્વાદ આપી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, તેનો ઉપયોગ સૂપ અને ચટણીઓમાં ઘટ્ટ તરીકે, રસમાં ઇમલ્સિફાયર તરીકે અને સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ તરીકે થાય છે. દૂધ પીણાંમાં, પુડિંગ્સ અને એસ્પીક્સમાં જેલિંગ એજન્ટ તરીકે, બીયરમાં સ્પષ્ટતા એજન્ટ અને ફોમ સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે, ચીઝમાં સિનેરેસિસ અવરોધક તરીકે, સોસેજમાં બાઈન્ડર તરીકે, સ્ટાર્ચ રેટ્રોગ્રેડેશન ઇન્હિબિટર તરીકે બ્રેડ અને બટર [171-174] માં વપરાય છે. ]. ફૂડ એડિટિવ્સ હેન્ડબુકમાંથી, તે જોઈ શકાય છે કે મોટી સંખ્યામાં કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સને ફૂડ પ્રોસેસિંગ માટે ફૂડ એડિટિવ્સ તરીકે મંજૂર કરવામાં આવે છે [175]. કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સનો ઉપયોગ આરોગ્ય ઉત્પાદનો અને કાર્યાત્મક ખોરાકના વિકાસમાં પોષક બળ તરીકે થાય છે, જેમ કે ડાયેટરી ફાઇબર, વજન ઘટાડવાના ઉત્પાદનો અને કબજિયાત વિરોધી ઉત્પાદનો [176, 177]; પ્રીબાયોટિક્સ તરીકે, તેનો ઉપયોગ કોલોનિક હેલ્થ કેર પ્રોડક્ટ્સ અને કોલોન કેન્સરને રોકવા માટે ઉત્પાદનોમાં થાય છે [178]; કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સને ખાદ્ય અથવા ડિગ્રેડેબલ કોટિંગ્સ અથવા ફિલ્મોમાં બનાવી શકાય છે, જેનો ઉપયોગ ફળો અને શાકભાજીની જાળવણી જેવી ખાદ્ય પેકેજિંગ સામગ્રીના ક્ષેત્રમાં કરી શકાય છે, તેને ફળો અને શાકભાજીની સપાટી પર કોટિંગ કરીને, તે શેલ્ફ લાઇફને લંબાવી શકે છે. ફળો અને શાકભાજી અને ફળો અને શાકભાજીને તાજા અને કોમળ રાખો; સફાઈની સુવિધા માટે સોસેજ અને મસાલા જેવા સગવડતાવાળા ખોરાક માટે પેકેજિંગ સામગ્રી તરીકે પણ તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે [179, 180].

અન્ય ક્ષેત્રોમાં કુદરતી પોલિમર હાઇડ્રોજેલ્સનો ઉપયોગ. રોજિંદા જરૂરિયાતોની દ્રષ્ટિએ, તે ક્રીમી ત્વચા સંભાળ અથવા સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં ઉમેરી શકાય છે, જે માત્ર ઉત્પાદનને સંગ્રહમાં સૂકવવાથી અટકાવી શકતું નથી, પરંતુ ત્વચાને કાયમી ભેજ અને મોઇશ્ચરાઇઝિંગ પણ કરે છે; તેનો ઉપયોગ સુંદરતાના મેકઅપમાં સ્ટાઇલ, મોઇશ્ચરાઇઝિંગ અને ધીમી સુગંધ માટે થઈ શકે છે; તેનો ઉપયોગ રોજિંદી જરૂરિયાતો જેમ કે કાગળના ટુવાલ અને ડાયપરમાં થઈ શકે છે [181]. કૃષિમાં, તેનો ઉપયોગ દુષ્કાળનો પ્રતિકાર કરવા અને રોપાઓનું રક્ષણ કરવા અને મજૂરીની તીવ્રતા ઘટાડવા માટે થઈ શકે છે; છોડના બીજ માટે કોટિંગ એજન્ટ તરીકે, તે બીજના અંકુરણ દરમાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકે છે; જ્યારે બીજ રોપવામાં વપરાય છે, ત્યારે તે રોપાઓના અસ્તિત્વ દરમાં વધારો કરી શકે છે; જંતુનાશકો, ઉપયોગમાં સુધારો કરે છે અને પ્રદૂષણ ઘટાડે છે [182, 183]. પર્યાવરણની દ્રષ્ટિએ, તેનો ઉપયોગ ગંદાપાણીની સારવાર માટે ફ્લોક્યુલન્ટ અને શોષક તરીકે થાય છે જેમાં મોટાભાગે ભારે ધાતુના આયનો, સુગંધિત સંયોજનો અને રંગોનો સમાવેશ થાય છે જેથી પાણીના સંસાધનોનું રક્ષણ થાય અને પર્યાવરણને સુધારી શકાય [184]. ઉદ્યોગમાં, તેનો ઉપયોગ ડિહાઇડ્રેટિંગ એજન્ટ, ડ્રિલિંગ લુબ્રિકન્ટ, કેબલ રેપિંગ સામગ્રી, સીલિંગ સામગ્રી અને કોલ્ડ સ્ટોરેજ એજન્ટ વગેરે તરીકે થાય છે. [185].

1.2.2 હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ થર્મોજેલ

સેલ્યુલોઝ એ કુદરતી મેક્રોમોલેક્યુલર સંયોજન છે જેનો પ્રારંભિક અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે, માનવીઓ સાથે સૌથી નજીકનો સંબંધ ધરાવે છે અને પ્રકૃતિમાં સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં છે. તે ઉચ્ચ છોડ, શેવાળ અને સુક્ષ્મસજીવોમાં વ્યાપકપણે હાજર છે [186, 187]. સેલ્યુલોઝે તેના વ્યાપક સ્ત્રોત, ઓછી કિંમત, નવીનીકરણીય, બાયોડિગ્રેડેબલ, સલામત, બિન-ઝેરી અને સારી બાયોકોમ્પેટિબિલિટી [188] ને કારણે ધીમે ધીમે વ્યાપક ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે.

1.2.2.1 સેલ્યુલોઝ અને તેના ઈથર ડેરિવેટિવ્ઝ

સેલ્યુલોઝ એ β-1,4 ગ્લાયકોસીડિક બોન્ડ્સ [189-191] દ્વારા ડી-એનહાઇડ્રોગ્લુકોઝ માળખાકીય એકમોના જોડાણ દ્વારા રચાયેલી એક રેખીય લાંબી સાંકળ પોલિમર છે. અદ્રાવ્ય. પરમાણુ શૃંખલાના દરેક છેડે એક છેડાના જૂથ સિવાય, દરેક ગ્લુકોઝ એકમમાં ત્રણ ધ્રુવીય હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો હોય છે, જે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં મોટી સંખ્યામાં ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર અને ઇન્ટરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવી શકે છે; અને સેલ્યુલોઝ પોલિસાયક્લિક માળખું છે, અને પરમાણુ સાંકળ અર્ધ-કઠોર છે. સાંકળ, ઉચ્ચ સ્ફટિકીયતા, અને બંધારણમાં ખૂબ જ નિયમિત, તેથી તે ઉચ્ચ ડિગ્રી પોલિમરાઇઝેશન, સારા પરમાણુ અભિગમ અને રાસાયણિક સ્થિરતા [83, 187]ની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે. સેલ્યુલોઝ શૃંખલામાં મોટી સંખ્યામાં હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો હોવાથી, તે ઉત્કૃષ્ટ એપ્લિકેશન ગુણધર્મો [192, 193] સાથે સેલ્યુલોઝ ડેરિવેટિવ્સ મેળવવા માટે એસ્ટરિફિકેશન, ઓક્સિડેશન અને ઇથરફિકેશન જેવી વિવિધ પદ્ધતિઓ દ્વારા રાસાયણિક રીતે સુધારી શકાય છે.

સેલ્યુલોઝ ડેરિવેટિવ્ઝ પોલિમર રસાયણશાસ્ત્રના ક્ષેત્રમાં સૌથી પહેલા સંશોધન અને ઉત્પાદિત ઉત્પાદનોમાંનું એક છે. તે પોલિમર ફાઇન રાસાયણિક સામગ્રી છે જેનો ઉપયોગ વિશાળ શ્રેણી સાથે થાય છે, જે કુદરતી પોલિમર સેલ્યુલોઝમાંથી રાસાયણિક રીતે સંશોધિત થાય છે. તેમાંથી, સેલ્યુલોઝ ઇથર્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. તે ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ રાસાયણિક કાચો માલ છે [194].

સેલ્યુલોઝ ઇથરની ઘણી જાતો છે, જેમાંથી તમામ સામાન્ય રીતે તેમના અનન્ય અને ઉત્તમ ગુણધર્મો ધરાવે છે, અને ખોરાક અને દવા [195] જેવા ઘણા ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. MC એ મિથાઈલ જૂથ સાથેનો સેલ્યુલોઝ ઈથરનો સૌથી સરળ પ્રકાર છે. અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે, તેને પાતળું આલ્કલાઇન દ્રાવણ, પાણી, આલ્કોહોલ અને સુગંધિત હાઇડ્રોકાર્બન દ્રાવકમાં ઓગાળી શકાય છે, જે અનન્ય થર્મલ જેલ ગુણધર્મો દર્શાવે છે. [196]. CMC એ આલ્કલાઈઝેશન અને એસિડિફિકેશન દ્વારા કુદરતી સેલ્યુલોઝમાંથી મેળવવામાં આવેલ એનિઓનિક સેલ્યુલોઝ ઈથર છે.

તે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું અને ઉપયોગમાં લેવાતું સેલ્યુલોઝ ઈથર છે, જે પાણીમાં દ્રાવ્ય છે [197]. HPC, એક હાઇડ્રોક્સાયલ્કિલ સેલ્યુલોઝ ઈથર જે સેલ્યુલોઝને આલ્કલાઈઝિંગ અને ઈથરફાઈંગ કરીને મેળવે છે, તે સારી થર્મોપ્લાસ્ટીસીટી ધરાવે છે અને તે થર્મલ જેલ ગુણધર્મો પણ દર્શાવે છે, અને તેના જેલનું તાપમાન હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી [198] ની ડિગ્રીથી નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત થાય છે. HPMC, એક મહત્વપૂર્ણ મિશ્ર ઈથર, થર્મલ જેલ ગુણધર્મો પણ ધરાવે છે, અને તેના જેલ ગુણધર્મો બે અવેજીઓ અને તેમના ગુણોત્તર [199] સાથે સંબંધિત છે.

1.2.2.2 હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ માળખું

હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મિથાઈલ સેલ્યુલોઝ (HPMC), મોલેક્યુલર માળખું આકૃતિ 1-3 માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે, એક લાક્ષણિક બિન-આયનીય પાણીમાં દ્રાવ્ય સેલ્યુલોઝ મિશ્રિત ઈથર છે. [200,201] મેળવવા માટે મિથાઈલ ક્લોરાઈડ અને પ્રોપીલીન ઓક્સાઈડની ઈથેરીફિકેશન પ્રતિક્રિયા હાથ ધરવામાં આવે છે, અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા સમીકરણ આકૃતિ 1-4 માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે.

HPMC ના માળખાકીય એકમ પર એક જ સમયે હાઇડ્રોક્સી પ્રોપોક્સી (-[OCH2CH(CH3)] n OH), મેથોક્સી (-OCH3) અને બિનપ્રક્રિયા વિનાના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો છે, અને તેનું પ્રદર્શન વિવિધ જૂથોની સંયુક્ત ક્રિયાનું પ્રતિબિંબ છે. [202]. બે અવેજીઓ વચ્ચેનો ગુણોત્તર બે ઇથરિફાઇંગ એજન્ટોના સામૂહિક ગુણોત્તર, સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડની સાંદ્રતા અને સમૂહ અને સેલ્યુલોઝ [203] ના એકમ માસ દીઠ ઇથરિફાઇંગ એજન્ટોના સમૂહ ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. હાઇડ્રોક્સી પ્રોપોક્સી એક સક્રિય જૂથ છે, જે આગળ આલ્કીલેટેડ અને હાઇડ્રોક્સી આલ્કીલેટેડ હોઈ શકે છે; આ જૂથ લાંબા-શાખાવાળી સાંકળ ધરાવતું હાઇડ્રોફિલિક જૂથ છે, જે સાંકળની અંદર પ્લાસ્ટિસાઇઝ કરવામાં ચોક્કસ ભૂમિકા ભજવે છે. મેથોક્સી એ એન્ડ-કેપિંગ જૂથ છે, જે પ્રતિક્રિયા પછી આ પ્રતિક્રિયા સ્થળની નિષ્ક્રિયતા તરફ દોરી જાય છે; આ જૂથ એક હાઇડ્રોફોબિક જૂથ છે અને તેની રચના પ્રમાણમાં ટૂંકી છે [204, 205]. બિનપ્રતિક્રિયા વિનાના અને નવા રજૂ કરાયેલા હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો બદલવાનું ચાલુ રાખી શકે છે, પરિણામે એક જટિલ અંતિમ રાસાયણિક માળખું, અને HPMC ગુણધર્મો ચોક્કસ શ્રેણીમાં બદલાય છે. HPMC માટે, થોડી માત્રામાં અવેજી તેના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મોને તદ્દન અલગ બનાવી શકે છે [206], ઉદાહરણ તરીકે, ઉચ્ચ મેથોક્સી અને નીચા હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ HPMC ના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો MC ની નજીક છે; HPMC નું પ્રદર્શન HPC ની નજીક છે.

1.2.2.3 હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝના ગુણધર્મો

(1) HPMC ની થર્મોજેલેબિલિટી

હાઇડ્રોફોબિક-મિથાઇલ અને હાઇડ્રોફિલિક-હાઇડ્રોક્સિપ્રોપીલ જૂથોની રજૂઆતને કારણે HPMC સાંકળમાં વિશિષ્ટ હાઇડ્રેશન-ડિહાઇડ્રેશન લાક્ષણિકતાઓ છે. જ્યારે તે ગરમ થાય છે ત્યારે તે ધીમે ધીમે જીલેશન કન્વર્ઝનમાંથી પસાર થાય છે અને ઠંડક પછી ઉકેલની સ્થિતિમાં પાછું આવે છે. એટલે કે, તે થર્મલી પ્રેરિત જેલ ગુણધર્મો ધરાવે છે, અને જેલેશન ઘટના ઉલટાવી શકાય તેવી પરંતુ સમાન પ્રક્રિયા નથી.

HPMC ની જીલેશન મિકેનિઝમ વિશે, તે વ્યાપકપણે સ્વીકારવામાં આવે છે કે નીચા તાપમાને (જેલેશન તાપમાનની નીચે), દ્રાવણમાં HPMC અને ધ્રુવીય પાણીના પરમાણુઓ એક કહેવાતા "બર્ડકેજ" જેવી સુપ્રામોલેક્યુલર માળખું બનાવવા માટે હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા એકસાથે બંધાયેલા છે. હાઇડ્રેટેડ એચપીએમસીની મોલેક્યુલર ચેઇન્સ વચ્ચે કેટલીક સરળ ગૂંચવણો છે, તે સિવાય, અન્ય કેટલીક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ છે. જ્યારે તાપમાન વધે છે, ત્યારે HPMC પ્રથમ પાણીના અણુઓ અને HPMC પરમાણુઓ વચ્ચેના આંતરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડને તોડવા માટે ઊર્જાને શોષી લે છે, પાંજરા જેવી પરમાણુ રચનાને નષ્ટ કરે છે, ધીમે ધીમે પરમાણુ સાંકળ પર બંધાયેલ પાણી ગુમાવે છે, અને હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અને મેથોક્સી જૂથોને બહાર કાઢે છે. જેમ જેમ તાપમાન સતત વધતું જાય છે (જેલ તાપમાન સુધી પહોંચવા માટે), HPMC પરમાણુઓ ધીમે ધીમે હાઇડ્રોફોબિક એસોસિએશન દ્વારા ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક માળખું બનાવે છે, HPMC જેલ્સ આખરે [160, 207, 208] રચે છે.

અકાર્બનિક ક્ષારના ઉમેરાથી એચપીએમસીના જેલ તાપમાન પર થોડી અસર થાય છે, કેટલાક ક્ષારયુક્ત ઘટનાને કારણે જેલના તાપમાનમાં ઘટાડો કરે છે, અને અન્ય મીઠાના વિસર્જનની ઘટનાને કારણે જેલ તાપમાનમાં વધારો કરે છે [209]. NaCl જેવા ક્ષારના ઉમેરા સાથે, મીઠું બહાર કાઢવાની ઘટના થાય છે અને HPMC નું જેલ તાપમાન ઘટે છે [210, 211]. HPMC માં ક્ષાર ઉમેરાયા પછી, પાણીના અણુઓ મીઠાના આયનો સાથે સંયોજિત થવા માટે વધુ વલણ ધરાવે છે, જેથી પાણીના અણુઓ અને HPMC વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડનો નાશ થાય છે, HPMC પરમાણુઓની આસપાસના પાણીના સ્તરનો વપરાશ થાય છે, અને HPMC પરમાણુઓ ઝડપથી મુક્ત થઈ શકે છે. હાઇડ્રોફોબિસિટી એસોસિયેશન, જેલ રચનાનું તાપમાન ધીમે ધીમે ઘટે છે. તેનાથી વિપરિત, જ્યારે NaSCN જેવા ક્ષાર ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે મીઠાના વિસર્જનની ઘટના થાય છે અને HPMC નું જેલ તાપમાન વધે છે [212]. જેલ તાપમાન પર આયનોની ઘટતી અસરનો ક્રમ છે: SO42− > S2O32− > H2PO4− > F− > Cl− > Br− > NO3− > I− > ClO4− > SCN− , કેટેશનનો ક્રમ જેલ તાપમાનમાં વધારો છે: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [213].

જ્યારે કેટલાક કાર્બનિક નાના અણુઓ જેમ કે હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો ધરાવતા મોનોહાઇડ્રિક આલ્કોહોલ ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે વધારાની રકમના વધારા સાથે જેલનું તાપમાન વધે છે, મહત્તમ મૂલ્ય દર્શાવે છે અને પછી તબક્કા અલગ ન થાય ત્યાં સુધી ઘટે છે [214, 215]. આ મુખ્યત્વે તેના નાના પરમાણુ વજનને કારણે છે, જે તીવ્રતાના ક્રમમાં પાણીના અણુઓ સાથે સરખાવી શકાય છે, અને સંયોજન કર્યા પછી પરમાણુ-સ્તરની અયોગ્યતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે.

(2) HPMC ની દ્રાવ્યતા

એચપીએમસીમાં ગરમ ​​પાણીમાં અદ્રાવ્ય અને ઠંડા-પાણીમાં દ્રાવ્ય ગુણધર્મો MC જેવા જ છે, પરંતુ વિવિધ પાણીની દ્રાવ્યતા [203] અનુસાર ઠંડા વિક્ષેપ પ્રકાર અને ગરમ વિક્ષેપ પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. ઠંડા-વિખેરાયેલ HPMC ઠંડા પાણીમાં પાણીમાં ઝડપથી વિખેરી શકે છે, અને તેની સ્નિગ્ધતા સમય પછી વધે છે, અને તે ખરેખર પાણીમાં ઓગળી જાય છે; ઉષ્મા-વિખેરાયેલ એચપીએમસી, તેનાથી વિપરીત, નીચા તાપમાને પાણી ઉમેરતી વખતે એકત્રીકરણ દર્શાવે છે, પરંતુ તે ઉમેરવું વધુ મુશ્કેલ છે. ઉચ્ચ-તાપમાનના પાણીમાં, HPMC ઝડપથી વિખેરી શકાય છે, અને તાપમાન ઘટ્યા પછી સ્નિગ્ધતા વધે છે, જે વાસ્તવિક HPMC જલીય દ્રાવણ બની જાય છે. પાણીમાં HPMC ની દ્રાવ્યતા મેથોક્સી જૂથોની સામગ્રી સાથે સંબંધિત છે, જે 85 °C, 65 °C અને 60 °C થી ઊંચાથી નીચા સુધીના ગરમ પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોય છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, એચપીએમસી એસીટોન અને ક્લોરોફોર્મ જેવા કાર્બનિક દ્રાવકોમાં અદ્રાવ્ય છે, પરંતુ ઇથેનોલ જલીય દ્રાવણ અને મિશ્ર કાર્બનિક દ્રાવણમાં દ્રાવ્ય છે.

(3) HPMC ની મીઠું સહિષ્ણુતા

HPMC ની બિન-આયનીય પ્રકૃતિ તેને પાણીમાં આયનીકરણ કરવામાં અસમર્થ બનાવે છે, તેથી તે અવક્ષેપ માટે મેટલ આયનો સાથે પ્રતિક્રિયા કરશે નહીં. જો કે, મીઠું ઉમેરવાથી તે તાપમાન પર અસર થશે કે જેના પર HPMC જેલ રચાય છે. જ્યારે મીઠાની સાંદ્રતા વધે છે, ત્યારે HPMC નું જેલ તાપમાન ઘટે છે; જ્યારે મીઠાની સાંદ્રતા ફ્લોક્યુલેશન પોઈન્ટ કરતા ઓછી હોય છે, ત્યારે HPMC સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતા વધારી શકાય છે, તેથી એપ્લિકેશનમાં, યોગ્ય માત્રામાં મીઠું ઉમેરીને જાડું થવાનો હેતુ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે [210, 216].

(4) HPMC નો એસિડ અને આલ્કલી પ્રતિકાર

સામાન્ય રીતે, HPMC મજબૂત એસિડ-બેઝ સ્થિરતા ધરાવે છે અને pH 2-12 પર pH દ્વારા પ્રભાવિત નથી. HPMC પાતળું એસિડની ચોક્કસ ડિગ્રી સામે પ્રતિકાર દર્શાવે છે, પરંતુ સંકેન્દ્રિત એસિડ માટે સ્નિગ્ધતામાં ઘટાડો કરવાની વૃત્તિ દર્શાવે છે; આલ્કલી તેના પર થોડી અસર કરે છે, પરંતુ સહેજ વધી શકે છે અને પછી ધીમે ધીમે સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતા ઘટાડી શકે છે [217, 218].

(5) HPMC સ્નિગ્ધતાના પ્રભાવ પરિબળ

HPMC સ્યુડોપ્લાસ્ટિક છે, તેનું સોલ્યુશન ઓરડાના તાપમાને સ્થિર છે, અને તેની સ્નિગ્ધતા પરમાણુ વજન, સાંદ્રતા અને તાપમાન દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. સમાન એકાગ્રતા પર, HPMC મોલેક્યુલર વજન જેટલું ઊંચું છે, સ્નિગ્ધતા વધારે છે; સમાન પરમાણુ વજનના ઉત્પાદન માટે, HPMC સાંદ્રતા જેટલી વધારે છે, સ્નિગ્ધતા વધારે છે; એચપીએમસી ઉત્પાદનની સ્નિગ્ધતા તાપમાનના વધારા સાથે ઘટે છે, અને જેલ નિર્માણ તાપમાન સુધી પહોંચે છે, જેલેશન [9, 219, 220] ને કારણે સ્નિગ્ધતામાં અચાનક વધારો થાય છે.

(6) HPMC ની અન્ય મિલકતો

HPMC ઉત્સેચકો માટે મજબૂત પ્રતિકાર ધરાવે છે, અને ઉત્સેચકો માટે તેની પ્રતિકાર અવેજીની ડિગ્રી સાથે વધે છે. તેથી, અન્ય ખાંડ ઉત્પાદનો [189, 212] કરતાં સંગ્રહ દરમિયાન ઉત્પાદન વધુ સ્થિર ગુણવત્તા ધરાવે છે. એચપીએમસી પાસે ચોક્કસ ઇમલ્સિફાઇંગ ગુણધર્મો છે. હાઇડ્રોફોબિક મેથોક્સી જૂથોને ઇમ્યુશનમાં તેલના તબક્કાની સપાટી પર શોષી શકાય છે અને જાડા શોષણ સ્તર બનાવે છે, જે રક્ષણાત્મક સ્તર તરીકે કાર્ય કરી શકે છે; સતત તબક્કામાં સુધારો કરવા માટે પાણીમાં દ્રાવ્ય હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોને પાણી સાથે જોડી શકાય છે. સ્નિગ્ધતા, વિખરાયેલા તબક્કાના સંકલનને અટકાવે છે, સપાટીના તાણને ઘટાડે છે, અને પ્રવાહી મિશ્રણને સ્થિર કરે છે [221]. HPMC ને પાણીમાં દ્રાવ્ય પોલિમર જેમ કે જિલેટીન, મેથાઈલસેલ્યુલોઝ, તીડ બીન ગમ, કેરેજીનન અને ગમ અરેબિક સાથે મિશ્ર કરી એક સમાન અને પારદર્શક દ્રાવણ બનાવી શકાય છે, અને ગ્લિસરીન અને પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલ જેવા પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ સાથે પણ મિશ્ર કરી શકાય છે. [200, 201, 214].

1.2.2.4 હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝના ઉપયોગમાં હાજર સમસ્યાઓ

પ્રથમ, ઊંચી કિંમત HPMC ની વ્યાપક એપ્લિકેશનને મર્યાદિત કરે છે. એચપીએમસી ફિલ્મ સારી પારદર્શિતા, ગ્રીસ અવરોધ ગુણધર્મો અને યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવે છે. જો કે, તેની ઊંચી કિંમત (લગભગ 100,000/ટન) તેના વ્યાપક ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે, તે કેપ્સ્યુલ્સ જેવા ઉચ્ચ મૂલ્યની ફાર્માસ્યુટિકલ એપ્લિકેશન્સમાં પણ. HPMC આટલું મોંઘું હોવાનું કારણ સૌ પ્રથમ એ છે કે HPMC તૈયાર કરવા માટે વપરાતો કાચો માલ સેલ્યુલોઝ પ્રમાણમાં મોંઘો છે. વધુમાં, બે અવેજી જૂથો, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથ અને મેથોક્સી જૂથ, એક જ સમયે HPMC પર કલમ ​​કરવામાં આવે છે, જે તેની તૈયારી પ્રક્રિયાને ખૂબ જ મુશ્કેલ બનાવે છે. જટિલ, તેથી HPMC ઉત્પાદનો વધુ ખર્ચાળ છે.

બીજું, નીચા તાપમાને HPMC ની ઓછી સ્નિગ્ધતા અને ઓછી જેલ શક્તિ ગુણધર્મો વિવિધ એપ્લિકેશનોમાં તેની પ્રક્રિયાક્ષમતા ઘટાડે છે. એચપીએમસી એ થર્મલ જેલ છે, જે નીચા તાપમાને ખૂબ ઓછી સ્નિગ્ધતા સાથે સોલ્યુશનની સ્થિતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, અને ઊંચા તાપમાને ચીકણું ઘન જેલ બનાવી શકે છે, તેથી કોટિંગ, છંટકાવ અને ડૂબવું જેવી પ્રક્રિયા પ્રક્રિયાઓ ઊંચા તાપમાને હાથ ધરવી આવશ્યક છે. . નહિંતર, સોલ્યુશન સરળતાથી નીચે વહેશે, પરિણામે બિન-યુનિફોર્મ ફિલ્મ સામગ્રીની રચના થશે, જે ઉત્પાદનની ગુણવત્તા અને પ્રભાવને અસર કરશે. આવા ઊંચા તાપમાનની કામગીરીથી કામગીરીના મુશ્કેલી ગુણાંકમાં વધારો થાય છે, પરિણામે ઉચ્ચ ઉત્પાદન ઊર્જા વપરાશ અને ઉચ્ચ ઉત્પાદન ખર્ચ થાય છે.

1.2.3 Hydroxypropyl સ્ટાર્ચ કોલ્ડ જેલ

સ્ટાર્ચ એ કુદરતી પર્યાવરણમાં છોડના પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા સંશ્લેષિત કુદરતી પોલિમર સંયોજન છે. તેના ઘટક પોલિસેકરાઇડ્સ સામાન્ય રીતે છોડના બીજ અને કંદમાં પ્રોટીન, રેસા, તેલ, શર્કરા અને ખનિજો સાથે ગ્રાન્યુલ્સના રૂપમાં સંગ્રહિત થાય છે. અથવા મૂળ [222] માં. સ્ટાર્ચ એ લોકો માટે માત્ર ઉર્જાના સેવનનો મુખ્ય સ્ત્રોત નથી, પણ એક મહત્વપૂર્ણ ઔદ્યોગિક કાચો માલ પણ છે. તેના વ્યાપક સ્ત્રોત, ઓછી કિંમત, લીલી, કુદરતી અને નવીનીકરણીય હોવાને કારણે, તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ ખોરાક અને દવા, આથો, પેપરમેકિંગ, કાપડ અને પેટ્રોલિયમ ઉદ્યોગોમાં થાય છે [223].

1.2.3.1 સ્ટાર્ચ અને તેના ડેરિવેટિવ્ઝ

સ્ટાર્ચ એ કુદરતી ઉચ્ચ પોલિમર છે જેનું માળખાકીય એકમ α-D-anhydroglucose એકમ છે. વિવિધ એકમો ગ્લાયકોસિડિક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા છે, અને તેનું મોલેક્યુલર સૂત્ર (C6H10O5) n છે. સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ્સમાં મોલેક્યુલર સાંકળનો એક ભાગ α-1,4 ગ્લાયકોસિડિક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલ છે, જે રેખીય એમાયલોઝ છે; પરમાણુ સાંકળનો બીજો ભાગ આ આધાર પર α-1,6 ગ્લાયકોસિડિક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલ છે, જે બ્રાન્ચ્ડ એમીલોપેક્ટીન છે [224]. સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ્સમાં, સ્ફટિકીય પ્રદેશો હોય છે જેમાં પરમાણુઓ વ્યવસ્થિત રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે અને આકારહીન પ્રદેશો હોય છે જેમાં અણુઓ અવ્યવસ્થિત રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે. ભાગ રચના. સ્ફટિકીય પ્રદેશ અને આકારહીન પ્રદેશ વચ્ચે કોઈ સ્પષ્ટ સીમા નથી, અને એમીલોપેક્ટીન અણુઓ બહુવિધ સ્ફટિકીય પ્રદેશો અને આકારહીન પ્રદેશોમાંથી પસાર થઈ શકે છે. સ્ટાર્ચ સંશ્લેષણની કુદરતી પ્રકૃતિના આધારે, સ્ટાર્ચમાં પોલિસેકરાઇડ માળખું છોડની પ્રજાતિઓ અને સ્ત્રોત સાઇટ્સ [225] સાથે બદલાય છે.

જો કે સ્ટાર્ચ તેના વ્યાપક સ્ત્રોત અને નવીનીકરણીય ગુણધર્મોને કારણે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે એક મહત્વપૂર્ણ કાચો માલ બની ગયો છે, તેમ છતાં, મૂળ સ્ટાર્ચમાં સામાન્ય રીતે નબળા પાણીની દ્રાવ્યતા અને ફિલ્મ-રચના ગુણધર્મો, ઓછી ઇમલ્સિફાઇંગ અને જેલિંગ ક્ષમતાઓ અને અપૂરતી સ્થિરતા જેવા ગેરફાયદા છે. તેની એપ્લિકેશન શ્રેણીને વિસ્તૃત કરવા માટે, સ્ટાર્ચને સામાન્ય રીતે વિવિધ એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓને અનુકૂલિત કરવા માટે ભૌતિક રાસાયણિક રીતે સંશોધિત કરવામાં આવે છે [38, 114]. સ્ટાર્ચ પરમાણુઓમાં દરેક ગ્લુકોઝ માળખાકીય એકમ પર ત્રણ મુક્ત હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો છે. આ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો અત્યંત સક્રિય છે અને પોલીઓલ્સ જેવા જ ગુણો સાથે સ્ટાર્ચ આપે છે, જે સ્ટાર્ચની વિકૃતિકરણની પ્રતિક્રિયાની શક્યતા પૂરી પાડે છે.

ફેરફાર કર્યા પછી, મૂળ સ્ટાર્ચના ઉપયોગની ખામીઓને દૂર કરીને, મૂળ સ્ટાર્ચના કેટલાક ગુણધર્મોને મોટા પ્રમાણમાં સુધારવામાં આવ્યા છે, તેથી સંશોધિત સ્ટાર્ચ વર્તમાન ઉદ્યોગમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે [226]. ઓક્સિડાઇઝ્ડ સ્ટાર્ચ પ્રમાણમાં પરિપક્વ તકનીક સાથે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા સંશોધિત સ્ટાર્ચમાંનું એક છે. મૂળ સ્ટાર્ચની તુલનામાં, ઓક્સિડાઇઝ્ડ સ્ટાર્ચને જિલેટીનાઇઝ કરવું સરળ છે. ઉચ્ચ સંલગ્નતાના ફાયદા. એસ્ટિફાઇડ સ્ટાર્ચ એ સ્ટાર્ચ ડેરિવેટિવ છે જે સ્ટાર્ચ પરમાણુઓમાં હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોના એસ્ટરિફિકેશન દ્વારા રચાય છે. અવેજીની ખૂબ ઓછી ડિગ્રી મૂળ સ્ટાર્ચના ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે બદલી શકે છે. સ્ટાર્ચ પેસ્ટની પારદર્શિતા અને ફિલ્મ-રચના ગુણધર્મો સ્પષ્ટપણે સુધારેલ છે. ઇથરિફાઇડ સ્ટાર્ચ એ પોલિસ્ટાર્ચ ઇથર પેદા કરવા માટે સ્ટાર્ચ પરમાણુઓમાં હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોની ઇથરિફિકેશન પ્રતિક્રિયા છે, અને તેની પાછળનું સ્થાન નબળું પડી જાય છે. ઓક્સિડાઇઝ્ડ સ્ટાર્ચ અને એસ્ટિફાઇડ સ્ટાર્ચનો ઉપયોગ ન કરી શકાય તેવી મજબૂત આલ્કલાઇન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, ઇથર બોન્ડ પણ પ્રમાણમાં સ્થિર રહી શકે છે. હાઇડ્રોલિસિસ માટે સંવેદનશીલ. એસિડ-સંશોધિત સ્ટાર્ચ, સ્ટાર્ચને એસિડ વડે સારવાર કરવામાં આવે છે જેથી એમીલોઝનું પ્રમાણ વધે, પરિણામે ઉન્નત પશ્ચાદવર્તી અને સ્ટાર્ચ પેસ્ટ થાય છે. તે પ્રમાણમાં પારદર્શક છે અને ઠંડક પર ઘન જેલ બનાવે છે [114].

1.2.3.2 હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચ માળખું

હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચ (એચપીએસ), જેનું મોલેક્યુલર માળખું આકૃતિ 1-4 માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે, તે બિન-આયોનિક સ્ટાર્ચ ઇથર છે, જે આલ્કલાઇન પરિસ્થિતિઓ [223, 227, 228] હેઠળ સ્ટાર્ચ સાથે પ્રોપીલીન ઓક્સાઇડની ઇથરફિકેશન પ્રતિક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા સમીકરણ આકૃતિ 1-6 માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે.

HPS ના સંશ્લેષણ દરમિયાન, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચ પેદા કરવા માટે સ્ટાર્ચ સાથે પ્રતિક્રિયા કરવા ઉપરાંત, પ્રોપીલીન ઓક્સાઈડ પોલીઓક્સીપ્રોપીલ સાઇડ ચેન બનાવવા માટે જનરેટેડ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચ સાથે પણ પ્રતિક્રિયા આપી શકે છે. અવેજી ની ડિગ્રી. અવેજીની ડિગ્રી (DS) ગ્લુકોસિલ જૂથ દીઠ અવેજી હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોની સરેરાશ સંખ્યાનો સંદર્ભ આપે છે. સ્ટાર્ચના મોટાભાગના ગ્લુકોસિલ જૂથોમાં 3 હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો હોય છે જેને બદલી શકાય છે, તેથી મહત્તમ DS 3 છે. અવેજીની દાઢ ડિગ્રી (MS) ગ્લુકોસિલ જૂથ [223, 229] ના છછુંદર દીઠ અવેજીના સરેરાશ સમૂહને દર્શાવે છે. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન પ્રતિક્રિયાની પ્રક્રિયાની સ્થિતિ, સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ મોર્ફોલોજી અને મૂળ સ્ટાર્ચમાં એમીલોઝ અને એમીલોપેક્ટીનનો ગુણોત્તર એમએસના કદને અસર કરે છે.

1.2.3.3 હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચના ગુણધર્મો

(1) એચપીએસનું કોલ્ડ જીલેશન

ગરમ HPS સ્ટાર્ચ પેસ્ટ માટે, ખાસ કરીને ઉચ્ચ એમાયલોઝ સામગ્રી ધરાવતી સિસ્ટમ, ઠંડકની પ્રક્રિયા દરમિયાન, સ્ટાર્ચ પેસ્ટમાં એમાયલોઝ મોલેક્યુલર સાંકળો ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક માળખું બનાવવા માટે એકબીજા સાથે ફસાઈ જાય છે અને સ્પષ્ટ નક્કર જેવું વર્તન દર્શાવે છે. તે ઈલાસ્ટોમર બની જાય છે, જેલ બનાવે છે અને ફરીથી ગરમ કર્યા પછી સોલ્યુશનની સ્થિતિમાં પાછા આવી શકે છે, એટલે કે તેમાં કોલ્ડ જેલ ગુણધર્મો છે, અને આ જેલની ઘટનામાં ઉલટાવી શકાય તેવા ગુણધર્મો છે [228].

જિલેટીનાઇઝ્ડ એમીલોઝ એક કોક્સિયલ સિંગલ હેલિકલ સ્ટ્રક્ચર બનાવવા માટે સતત કોઇલ કરવામાં આવે છે. આ સિંગલ હેલિકલ સ્ટ્રક્ચર્સની બહાર હાઇડ્રોફિલિક જૂથ છે, અને અંદર હાઇડ્રોફોબિક પોલાણ છે. ઊંચા તાપમાને, HPS રેન્ડમ કોઇલ તરીકે જલીય દ્રાવણમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે જેમાંથી કેટલાક એક હેલિકલ સેગમેન્ટ્સ વિસ્તરે છે. જ્યારે તાપમાન ઓછું થાય છે, ત્યારે HPS અને પાણી વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડ તૂટી જાય છે, માળખાકીય પાણી ખોવાઈ જાય છે, અને પરમાણુ સાંકળો વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ સતત રચાય છે, અંતે ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક જેલ માળખું બનાવે છે. સ્ટાર્ચના જેલ નેટવર્કમાં ભરવાનો તબક્કો જિલેટીનાઇઝેશન પછીના શેષ સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ્સ અથવા ટુકડાઓ છે, અને કેટલાક એમીલોપેક્ટીનનું ગૂંથવું પણ જેલ [230-232] ની રચનામાં ફાળો આપે છે.

(2) HPS ની હાઇડ્રોફિલિસિટી

હાઇડ્રોફિલિક હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથોનો પરિચય સ્ટાર્ચ પરમાણુઓ વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડની મજબૂતાઈને નબળી પાડે છે, સ્ટાર્ચના અણુઓ અથવા વિભાગોની હિલચાલને પ્રોત્સાહન આપે છે અને સ્ટાર્ચ માઇક્રોક્રિસ્ટલ્સના ગલન તાપમાનને ઘટાડે છે; સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ્સનું માળખું બદલાઈ ગયું છે, અને સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ્સની સપાટી ખરબચડી છે જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, કેટલીક તિરાડો અથવા છિદ્રો દેખાય છે, જેથી પાણીના પરમાણુઓ સરળતાથી સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ્સના આંતરિક ભાગમાં પ્રવેશી શકે છે, જેનાથી સ્ટાર્ચને ફૂલવું અને જિલેટીનાઇઝ કરવું સરળ બને છે, તેથી સ્ટાર્ચનું જિલેટીનાઇઝેશન તાપમાન ઘટે છે. જેમ જેમ અવેજીની ડિગ્રી વધે છે તેમ, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચનું જિલેટીનાઇઝેશન તાપમાન ઘટે છે, અને અંતે તે ઠંડા પાણીમાં ફૂલી શકે છે. હાઇડ્રોક્સિપ્રોપીલેશન પછી, સ્ટાર્ચ પેસ્ટની પ્રવાહક્ષમતા, નીચા તાપમાનની સ્થિરતા, પારદર્શિતા, દ્રાવ્યતા અને ફિલ્મ-રચના ગુણધર્મોમાં સુધારો કરવામાં આવ્યો હતો [233-235].

(3) HPS ની સ્થિરતા

HPS એ ઉચ્ચ સ્થિરતા સાથે નોન-આયોનિક સ્ટાર્ચ ઈથર છે. હાઇડ્રોલિસિસ, ઓક્સિડેશન અને ક્રોસ-લિંકિંગ જેવી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન, ઈથર બોન્ડ તૂટી જશે નહીં અને અવેજીમાં ઘટશે નહીં. તેથી, HPS ના ગુણધર્મો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને pH દ્વારા પ્રમાણમાં ઓછા પ્રભાવિત થાય છે, તે સુનિશ્ચિત કરે છે કે તેનો ઉપયોગ એસિડ-બેઝ pH [236-238] ની વિશાળ શ્રેણીમાં થઈ શકે છે.

1.2.3.4 ખોરાક અને દવાના ક્ષેત્રમાં એચપીએસની અરજી

HPS બિન-ઝેરી અને સ્વાદહીન છે, સારી પાચન કામગીરી અને પ્રમાણમાં ઓછી હાઇડ્રોલીઝેટ સ્નિગ્ધતા સાથે. તે દેશ-વિદેશમાં સુરક્ષિત ખાદ્ય મોડિફાઇડ સ્ટાર્ચ તરીકે ઓળખાય છે. 1950 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સે ખોરાકમાં સીધા ઉપયોગ માટે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચને મંજૂરી આપી હતી [223, 229, 238]. HPS એ એક સંશોધિત સ્ટાર્ચ છે જેનો વ્યાપકપણે ફૂડ ફિલ્ડમાં ઉપયોગ થાય છે, જે મુખ્યત્વે જાડું કરનાર એજન્ટ, સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ અને સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે વપરાય છે.

તેનો ઉપયોગ અનુકૂળ ખોરાક અને સ્થિર ખોરાક જેમ કે પીણાં, આઈસ્ક્રીમ અને જામમાં થઈ શકે છે; તે જિલેટીન જેવા ઉચ્ચ કિંમતના ખાદ્ય પેઢાને આંશિક રીતે બદલી શકે છે; તે ખાદ્ય ફિલ્મોમાં બનાવી શકાય છે અને તેનો ઉપયોગ ફૂડ કોટિંગ અને પેકેજિંગ તરીકે કરી શકાય છે [229, 236].

HPS નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે દવાના ક્ષેત્રમાં ફિલર, ઔષધીય પાકો માટે બાઈન્ડર, ગોળીઓ માટે વિઘટનકર્તા, ફાર્માસ્યુટિકલ સોફ્ટ અને હાર્ડ કેપ્સ્યુલ્સ માટે સામગ્રી, ડ્રગ કોટિંગ્સ, કૃત્રિમ લાલ રક્ત કોશિકાઓ અને પ્લાઝ્મા જાડાઈ માટે એન્ટી-કન્ડેન્સિંગ એજન્ટો, વગેરે [239] તરીકે થાય છે. .

1.3 પોલિમર સંયોજન

જીવનના તમામ પાસાઓમાં પોલિમર સામગ્રીનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે અને તે અનિવાર્ય અને મહત્વપૂર્ણ સામગ્રી છે. વિજ્ઞાન અને ટેક્નોલોજીનો સતત વિકાસ લોકોની જરૂરિયાતોને વધુને વધુ વૈવિધ્યસભર બનાવે છે, અને સામાન્ય રીતે સિંગલ-કમ્પોનન્ટ પોલિમર મટિરિયલ્સ માટે મનુષ્યની વિવિધ એપ્લિકેશન જરૂરિયાતોને પૂરી કરવી મુશ્કેલ છે. બે અથવા વધુ પોલિમરનું સંયોજન એ ઓછી કિંમત, ઉત્તમ કામગીરી, અનુકૂળ પ્રક્રિયા અને વ્યાપક એપ્લિકેશન સાથે પોલિમર સામગ્રી મેળવવા માટે સૌથી વધુ આર્થિક અને અસરકારક પદ્ધતિ છે, જેણે ઘણા સંશોધકોનું ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે અને વધુને વધુ ધ્યાન આપવામાં આવ્યું છે [240-242] .

1.3.1 પોલિમર સંયોજનનો હેતુ અને પદ્ધતિ

પોલિમર કમ્પાઉન્ડિંગનો મુખ્ય હેતુ: (l) સામગ્રીના વ્યાપક ગુણધર્મોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા. વિવિધ પોલિમરનું સંયોજન કરવામાં આવે છે, જેથી અંતિમ સંયોજન એક મેક્રોમોલેક્યુલના ઉત્તમ ગુણધર્મોને જાળવી રાખે છે, એકબીજાની શક્તિઓમાંથી શીખે છે અને તેની નબળાઈઓને પૂરક બનાવે છે અને પોલિમર સામગ્રીના વ્યાપક ગુણધર્મોને શ્રેષ્ઠ બનાવે છે. (2) સામગ્રી ખર્ચમાં ઘટાડો. કેટલીક પોલિમર સામગ્રીમાં ઉત્તમ ગુણધર્મો હોય છે, પરંતુ તે ખર્ચાળ હોય છે. તેથી, ઉપયોગને અસર કર્યા વિના ખર્ચ ઘટાડવા માટે તેમને અન્ય સસ્તા પોલિમર સાથે જોડી શકાય છે. (3) સામગ્રી પ્રક્રિયા ગુણધર્મો સુધારો. કેટલીક સામગ્રીમાં ઉત્તમ ગુણધર્મો હોય છે પરંતુ તેની પ્રક્રિયા કરવી મુશ્કેલ હોય છે, અને યોગ્ય અન્ય પોલિમરને તેમની પ્રક્રિયા ગુણધર્મો સુધારવા માટે ઉમેરી શકાય છે. (4) સામગ્રીની ચોક્કસ મિલકતને મજબૂત કરવા. ચોક્કસ પાસામાં સામગ્રીના પ્રદર્શનને સુધારવા માટે, તેને સુધારવા માટે અન્ય પોલિમરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. (5) સામગ્રીના નવા કાર્યો વિકસાવો.

સામાન્ય પોલિમર સંયોજન પદ્ધતિઓ: (l) મેલ્ટિંગ કમ્પાઉન્ડિંગ. કમ્પાઉન્ડિંગ ઇક્વિપમેન્ટની શીયરિંગ એક્શન હેઠળ, વિવિધ પોલિમરને કમ્પાઉન્ડિંગ માટે સ્નિગ્ધ પ્રવાહના તાપમાનથી ઉપર ગરમ કરવામાં આવે છે, અને પછી સંયોજન પછી ઠંડુ અને દાણાદાર બનાવવામાં આવે છે. (2) ઉકેલ પુનર્ગઠન. બે ઘટકોને એક સામાન્ય દ્રાવકનો ઉપયોગ કરીને હલાવવામાં આવે છે અને મિશ્રિત કરવામાં આવે છે, અથવા ઓગળેલા વિવિધ પોલિમર દ્રાવણને સમાનરૂપે હલાવવામાં આવે છે, અને પછી પોલિમર સંયોજન મેળવવા માટે દ્રાવકને દૂર કરવામાં આવે છે. (3) પ્રવાહી મિશ્રણ. સમાન ઇમલ્સિફાયર પ્રકારના વિવિધ પોલિમર ઇમ્યુશનને હલાવવા અને મિશ્રિત કર્યા પછી, પોલિમર સંયોજન મેળવવા માટે પોલિમરને સહ-અવક્ષેપ કરવા માટે કોગ્યુલન્ટ ઉમેરવામાં આવે છે. (4) કોપોલિમરાઇઝેશન અને કમ્પાઉન્ડિંગ. કલમ કોપોલિમરાઇઝેશન, બ્લોક કોપોલિમરાઇઝેશન અને રિએક્ટિવ કોપોલિમરાઇઝેશન સહિત, સંયોજન પ્રક્રિયા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા સાથે છે. (5) ઇન્ટરપેનિટ્રેટિંગ નેટવર્ક [10].

1.3.2 કુદરતી પોલિસેકરાઇડ્સનું સંયોજન

નેચરલ પોલિસેકરાઇડ્સ કુદરતમાં પોલિમર સામગ્રીનો એક સામાન્ય વર્ગ છે, જે સામાન્ય રીતે રાસાયણિક રીતે સંશોધિત થાય છે અને વિવિધ ઉત્તમ ગુણધર્મો દર્શાવે છે. જો કે, સિંગલ પોલિસેકરાઇડ મટિરિયલ્સમાં ઘણીવાર ચોક્કસ કામગીરીની મર્યાદાઓ હોય છે, તેથી દરેક ઘટકના કાર્યક્ષમતાના ફાયદાઓને પૂરક બનાવવા અને એપ્લિકેશનના અવકાશને વિસ્તૃત કરવાના હેતુને હાંસલ કરવા માટે વિવિધ પોલિસેકરાઇડ્સને ઘણીવાર સંયોજન કરવામાં આવે છે. 1980 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, વિવિધ કુદરતી પોલિસેકરાઇડ્સના સંયોજન પર સંશોધનમાં નોંધપાત્ર વધારો થયો છે [243]. દેશ-વિદેશમાં પ્રાકૃતિક પોલિસેકરાઇડ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ પર સંશોધન મોટે ભાગે દહીં અને બિન-દહીંની સંયોજન સિસ્ટમ અને બે પ્રકારના બિન-દહીં પોલિસેકરાઇડની સંયોજન સિસ્ટમ પર કેન્દ્રિત છે.

1.3.2.1 કુદરતી પોલિસેકરાઇડ હાઇડ્રોજેલ્સનું વર્ગીકરણ

કુદરતી પોલિસેકરાઇડ્સને જેલ બનાવવાની તેમની ક્ષમતા અનુસાર કર્ડલાન અને નોન-કર્ડલનમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. કેટલાક પોલિસેકરાઇડ્સ જાતે જ જેલ બનાવી શકે છે, તેથી તેને કર્ડલાન કહેવામાં આવે છે, જેમ કે કેરેજેનન, વગેરે.; અન્ય લોકો પાસે જેલિંગ ગુણધર્મો નથી, અને તેને બિન-દહીં પોલિસેકરાઇડ્સ કહેવામાં આવે છે, જેમ કે ઝેન્થન ગમ.

જલીય દ્રાવણમાં કુદરતી દહીંને ઓગાળીને હાઇડ્રોજેલ્સ મેળવી શકાય છે. પરિણામી જેલની થર્મોરેવર્સિબિલિટી અને તેના મોડ્યુલસની તાપમાન નિર્ભરતાને આધારે, તેને નીચેના ચાર વિવિધ પ્રકારોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે [244]:

(1) ક્રાયોજેલ, પોલિસેકરાઇડ સોલ્યુશન માત્ર નીચા તાપમાને જેલ મેળવી શકે છે, જેમ કે કેરેજેનન.

(2) થર્મલી પ્રેરિત જેલ, પોલિસેકરાઇડ સોલ્યુશન માત્ર ઉચ્ચ તાપમાને જેલ મેળવી શકે છે, જેમ કે ગ્લુકોમેનન.

(3) પોલિસેકરાઇડ સોલ્યુશન માત્ર નીચા તાપમાને જેલ મેળવી શકતું નથી, પણ ઊંચા તાપમાને પણ જેલ મેળવી શકે છે, પરંતુ મધ્યવર્તી તાપમાને ઉકેલની સ્થિતિ રજૂ કરે છે.

(4) ઉકેલ મધ્યમાં ચોક્કસ તાપમાને જ જેલ મેળવી શકે છે. વિવિધ કુદરતી દહીંમાં તેની પોતાની જટિલ (ન્યૂનતમ) સાંદ્રતા હોય છે, જેની ઉપર જેલ મેળવી શકાય છે. જેલની નિર્ણાયક સાંદ્રતા પોલિસેકરાઇડ મોલેક્યુલર સાંકળની સતત લંબાઈ સાથે સંબંધિત છે; સોલ્યુશનની સાંદ્રતા અને પરમાણુ વજન દ્વારા જેલની મજબૂતાઈને ઘણી અસર થાય છે, અને સામાન્ય રીતે, જેમ જેમ સાંદ્રતા વધે છે તેમ જેલની મજબૂતાઈ વધે છે [245].

1.3.2.2 કર્ડલાન અને નોન-કર્ડલનની સંયોજન સિસ્ટમ

નોન-કર્ડલનને દહીં સાથે મિશ્રિત કરવાથી સામાન્ય રીતે પોલિસેકરાઇડ્સ [246] ની જેલ શક્તિમાં સુધારો થાય છે. કોંજેક ગમ અને કેરેજીનનનું સંયોજન સંયુક્ત જેલ નેટવર્ક માળખાની સ્થિરતા અને જેલ સ્થિતિસ્થાપકતાને વધારે છે, અને તેની જેલ શક્તિમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે. વેઇ યુ એટ અલ. કેરેજેનન અને કોંજેક ગમનું સંયોજન કર્યું, અને સંયોજન પછી જેલની રચનાની ચર્ચા કરી. અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે કેરેજીનન અને કોંજેક ગમનું સંયોજન કર્યા પછી, એક સિનર્જિસ્ટિક અસર ઉત્પન્ન થઈ હતી, અને કેરેજેનન દ્વારા પ્રભુત્વ ધરાવતું નેટવર્ક માળખું રચાયું હતું, તેમાં કોનજેક ગમ વિખેરાઈ જાય છે, અને તેનું જેલ નેટવર્ક શુદ્ધ કેરેજીનન [247] કરતા વધુ ગાઢ છે. કોહ્યામા એટ અલ. કેરેજેનન/કોન્જેક ગમની સંયોજન પ્રણાલીનો અભ્યાસ કર્યો, અને પરિણામો દર્શાવે છે કે કોંજેક ગમના પરમાણુ વજનમાં સતત વધારા સાથે, સંયુક્ત જેલના ભંગાણનો તણાવ સતત વધતો જાય છે; વિવિધ પરમાણુ વજનવાળા konjac ગમ સમાન જેલની રચના દર્શાવે છે. તાપમાન આ સંયોજન પ્રણાલીમાં, જેલ નેટવર્કની રચના કેરેજેનન દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે, અને બે કર્ડલાન અણુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નબળા ક્રોસ-લિંક્ડ પ્રદેશોની રચનામાં પરિણમે છે [248]. નિશિનારી એટ અલ. જેલન ગમ/કોન્જેક ગમ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનો અભ્યાસ કર્યો, અને પરિણામો દર્શાવે છે કે સંયોજન જેલ પર મોનોવેલેન્ટ કેશનની અસર વધુ સ્પષ્ટ હતી. તે સિસ્ટમ મોડ્યુલસ અને જેલ રચના તાપમાન વધારી શકે છે. દ્વિભાષી કેશન ચોક્કસ હદ સુધી સંયુક્ત જેલની રચનાને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે, પરંતુ વધુ પડતી માત્રા તબક્કાના વિભાજનનું કારણ બનશે અને સિસ્ટમના મોડ્યુલસમાં ઘટાડો કરશે [246]. બ્રેનીર એટ અલ. કેરેજીનન, તીડ બીન ગમ અને કોંજેક ગમના સંયોજનનો અભ્યાસ કર્યો અને જાણવા મળ્યું કે કેરેજીનન, તીડ બીન ગમ અને કોંજેક ગમ સિનર્જિસ્ટિક અસરો પેદા કરી શકે છે, અને શ્રેષ્ઠ ગુણોત્તર તીડ બીન ગમ/કેરેજેનન 1:5.5, કોનજેક ગમ/કાર્જેન ગમ છે:1 , અને જ્યારે ત્રણેયને એકસાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે સિનર્જિસ્ટિક અસર કેરેજેનન/કોન્જેક ગમ જેવી જ હોય ​​છે, જે દર્શાવે છે કે ત્રણેયનું કોઈ ખાસ સંયોજન નથી. ક્રિયાપ્રતિક્રિયા [249].

1.3.2.2 બે નોન-કર્ડલન કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ્સ

બે કુદરતી પોલિસેકરાઇડ કે જેમાં જેલ ગુણધર્મો નથી તે સંયોજન દ્વારા જેલ ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરી શકે છે, પરિણામે જેલ ઉત્પાદનો [250]. તીડના બીન ગમને ઝેન્થન ગમ સાથે જોડવાથી સિનર્જિસ્ટિક અસર ઉત્પન્ન થાય છે જે નવા જેલ્સ [251] ની રચનાને પ્રેરિત કરે છે. કમ્પાઉન્ડિંગ [252] માટે કોન્જેક ગ્લુકોમનનમાં ઝેન્થન ગમ ઉમેરીને એક નવું જેલ ઉત્પાદન પણ મેળવી શકાય છે. વેઇ યાન્ક્સિયા એટ અલ. તીડ બીન ગમ અને ઝેન્થન ગમના સંકુલના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે તીડ બીન ગમ અને ઝેન્થન ગમનું સંયોજન સિનર્જિસ્ટિક અસર પેદા કરે છે. જ્યારે કમ્પાઉન્ડ વોલ્યુમ રેશિયો 4:6 હોય, ત્યારે સૌથી મજબૂત સિનર્જિસ્ટિક અસર [253]. ફિટ્ઝસિમોન્સ એટ અલ. ઓરડાના તાપમાને અને હીટિંગ હેઠળ ઝેન્થન ગમ સાથે કમ્પાઉન્ડ કોનજેક ગ્લુકોમનન. પરિણામો દર્શાવે છે કે તમામ સંયોજનો જેલ ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરે છે, જે બંને વચ્ચે સિનર્જિસ્ટિક અસરને પ્રતિબિંબિત કરે છે. સંયોજન તાપમાન અને ઝેન્થન ગમની માળખાકીય સ્થિતિએ બંને [254] વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને અસર કરી નથી. ગુઓ શૌજુન અને અન્યોએ ડુક્કરના મળના બીન ગમ અને ઝેન્થાન ગમના મૂળ મિશ્રણનો અભ્યાસ કર્યો અને પરિણામો દર્શાવે છે કે ડુક્કરના મળના બીન ગમ અને ઝેન્થન ગમમાં મજબૂત સિનર્જિસ્ટિક અસર હોય છે. ડુક્કરના મળના બીન ગમ અને ઝેન્થન ગમ સંયોજન એડહેસિવનો શ્રેષ્ઠ સંયોજન ગુણોત્તર 6/4 (w/w) છે. તે સોયાબીન ગમના સિંગલ સોલ્યુશન કરતા 102 ગણું છે અને જ્યારે કમ્પાઉન્ડ ગમની સાંદ્રતા 0.4% સુધી પહોંચે છે ત્યારે જેલ બને છે. કમ્પાઉન્ડ એડહેસિવમાં ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા, સારી સ્થિરતા અને રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો છે, અને તે એક ઉત્તમ ખોરાક-પેઢા છે [255].

1.3.3 પોલિમર કમ્પોઝીટની સુસંગતતા

સુસંગતતા, થર્મોડાયનેમિક દૃષ્ટિકોણથી, પરમાણુ-સ્તરની સુસંગતતા પ્રાપ્ત કરવાનો સંદર્ભ આપે છે, જેને પરસ્પર દ્રાવ્યતા તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. ફ્લોરી-હગિન્સ મોડલ થિયરી અનુસાર, સંયોજન પ્રક્રિયા દરમિયાન પોલિમર કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનો મુક્ત ઊર્જા પરિવર્તન ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા સૂત્રને અનુરૂપ છે:

△���=△���-T△S (1-1)

તેમાંથી, △���જટિલ મુક્ત ઊર્જા છે, △���જટિલ ગરમી છે, જટિલ એન્ટ્રોપી છે; સંપૂર્ણ તાપમાન છે; જટિલ સિસ્ટમ એ સુસંગત સિસ્ટમ છે જ્યારે મુક્ત ઊર્જા બદલાય છે △���જટિલ પ્રક્રિયા દરમિયાન [256].

અયોગ્યતાનો ખ્યાલ એ હકીકત પરથી ઉદ્ભવે છે કે બહુ ઓછી સિસ્ટમો થર્મોડાયનેમિક સુસંગતતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે. મિસિબિલિટી એ એકરૂપ સંકુલ બનાવવાની વિવિધ ઘટકોની ક્ષમતાનો સંદર્ભ આપે છે, અને સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતો માપદંડ એ છે કે સંકુલ એક ગ્લાસ સંક્રમણ બિંદુ દર્શાવે છે.

થર્મોડાયનેમિક સુસંગતતાથી અલગ, સામાન્યકૃત સુસંગતતા એ સંયોજન સિસ્ટમમાં દરેક ઘટકની એકબીજાને સમાવવાની ક્ષમતાનો સંદર્ભ આપે છે, જે વ્યવહારિક દૃષ્ટિકોણથી પ્રસ્તાવિત છે [257].

સામાન્યકૃત સુસંગતતાના આધારે, પોલિમર સંયોજન સિસ્ટમોને સંપૂર્ણપણે સુસંગત, આંશિક રીતે સુસંગત અને સંપૂર્ણપણે અસંગત સિસ્ટમોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. સંપૂર્ણ સુસંગત સિસ્ટમનો અર્થ એ છે કે સંયોજન પરમાણુ સ્તરે થર્મોડાયનેમિકલી મિશ્રિત છે; આંશિક રીતે સુસંગત સિસ્ટમનો અર્થ એ છે કે સંયોજન ચોક્કસ તાપમાન અથવા રચના શ્રેણીમાં સુસંગત છે; સંપૂર્ણપણે અસંગત પ્રણાલીનો અર્થ એ છે કે સંયોજન એ મોલેક્યુલર-સ્તરની અયોગ્યતા કોઈપણ તાપમાન અથવા રચના પર પ્રાપ્ત કરી શકાતી નથી.

વિવિધ પોલિમર વચ્ચે ચોક્કસ માળખાકીય તફાવતો અને રચનાત્મક એન્ટ્રોપીને લીધે, મોટાભાગની પોલિમર જટિલ સિસ્ટમો આંશિક રીતે સુસંગત અથવા અસંગત છે [11, 12]. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના તબક્કાના વિભાજન અને મિશ્રણના સ્તરના આધારે, આંશિક રીતે સુસંગત સિસ્ટમની સુસંગતતા પણ મોટા પ્રમાણમાં બદલાશે [11]. પોલિમર કમ્પોઝીટ્સના મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો તેમના આંતરિક માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી અને દરેક ઘટકના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે. 240], તેથી કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી અને સુસંગતતાનો અભ્યાસ કરવાનું ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે.

દ્વિસંગી સંયોજનોની સુસંગતતા માટે સંશોધન અને લાક્ષણિકતા પદ્ધતિઓ:

(1) કાચ સંક્રમણ તાપમાન T���સરખામણી પદ્ધતિ. ટી ની સરખામણી���ટી સાથે સંયોજનનું���તેના ઘટકોમાંથી, જો માત્ર એક ટી���સંયોજનમાં દેખાય છે, સંયોજન સિસ્ટમ સુસંગત સિસ્ટમ છે; જો ત્યાં બે ટી છે���, અને બે ટી���સંયોજનની સ્થિતિ બે જૂથોમાં છે બિંદુઓ વચ્ચે T���સૂચવે છે કે સંયોજન સિસ્ટમ આંશિક રીતે સુસંગત સિસ્ટમ છે; જો ત્યાં બે ટી છે���, અને તેઓ બે ઘટકો T ની સ્થિતિ પર સ્થિત છે���, તે સૂચવે છે કે સંયોજન સિસ્ટમ એક અસંગત સિસ્ટમ છે.

T���સરખામણી પદ્ધતિમાં વારંવાર ઉપયોગમાં લેવાતા પરીક્ષણ સાધનો ડાયનેમિક થર્મોમિકેનિકલ વિશ્લેષક (DMA) અને વિભેદક સ્કેનિંગ કેલરીમીટર (DSC) છે. આ પદ્ધતિ ઝડપથી સંયોજન સિસ્ટમની સુસંગતતા નક્કી કરી શકે છે, પરંતુ જો ટી���બે ઘટકોમાંથી સમાન છે, એક ટી���સંયોજન પછી પણ દેખાશે, તેથી આ પદ્ધતિમાં ચોક્કસ ખામીઓ છે [10].

(2) મોર્ફોલોજિકલ અવલોકન પદ્ધતિ. પ્રથમ, સંયોજનના મેક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજીનું અવલોકન કરો. જો સંયોજનમાં સ્પષ્ટ તબક્કો અલગ હોય, તો તે પ્રાથમિક રીતે નક્કી કરી શકાય છે કે સંયોજન સિસ્ટમ અસંગત સિસ્ટમ છે. બીજું, માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી અને સંયોજનના તબક્કાનું માળખું માઇક્રોસ્કોપ દ્વારા અવલોકન કરવામાં આવે છે. બે ઘટકો જે સંપૂર્ણપણે સુસંગત છે તે એક સમાન સ્થિતિ બનાવશે. તેથી, સારી સુસંગતતા સાથે સંયોજન સમાન તબક્કાના વિતરણ અને નાના વિખેરાયેલા તબક્કાના કણોના કદને અવલોકન કરી શકે છે. અને અસ્પષ્ટ ઇન્ટરફેસ.

ટોપોગ્રાફી ઓબ્ઝર્વેશન મેથડમાં વારંવાર ઉપયોગમાં લેવાતા ટેસ્ટ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ ઓપ્ટિકલ માઈક્રોસ્કોપ અને સ્કેનિંગ ઈલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપ (SEM) છે. ટોપોગ્રાફી અવલોકન પદ્ધતિનો ઉપયોગ અન્ય લાક્ષણિકતા પદ્ધતિઓ સાથે સંયોજનમાં સહાયક પદ્ધતિ તરીકે થઈ શકે છે.

(3) પારદર્શિતા પદ્ધતિ. આંશિક રીતે સુસંગત સંયોજન પ્રણાલીમાં, બે ઘટકો ચોક્કસ તાપમાન અને રચના શ્રેણીની અંદર સુસંગત હોઈ શકે છે, અને તબક્કાનું વિભાજન આ શ્રેણીની બહાર થશે. સંયોજન પ્રણાલીને સજાતીય સિસ્ટમમાંથી દ્વિ-તબક્કાની સિસ્ટમમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયામાં, તેનું પ્રકાશ પ્રસારણ બદલાશે, તેથી સંયોજનની પારદર્શિતાનો અભ્યાસ કરીને તેની સુસંગતતાનો અભ્યાસ કરી શકાય છે.

આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ફક્ત સહાયક પદ્ધતિ તરીકે થઈ શકે છે, કારણ કે જ્યારે બે પોલિમરના રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો સમાન હોય છે, ત્યારે બે અસંગત પોલિમરને સંયોજન કરીને મેળવેલ સંયોજન પણ પારદર્શક હોય છે.

(4) Rheological પદ્ધતિ. આ પદ્ધતિમાં, સંયોજનના વિસ્કોએલાસ્ટિક પરિમાણોમાં અચાનક ફેરફારનો ઉપયોગ તબક્કાના વિભાજનના સંકેત તરીકે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, સ્નિગ્ધતા-તાપમાન વળાંકમાં અચાનક ફેરફારનો ઉપયોગ તબક્કાના વિભાજનને ચિહ્નિત કરવા માટે થાય છે, અને અચાનક ફેરફારનો ઉપયોગ થાય છે. દબાણ-તાપમાન વળાંકનો ઉપયોગ તબક્કાના વિભાજનના સંકેત તરીકે થાય છે. કમ્પાઉન્ડિંગ પછી તબક્કો અલગ કર્યા વિનાની કમ્પાઉન્ડિંગ સિસ્ટમ સારી સુસંગતતા ધરાવે છે, અને જે ફેઝ સેપરેશન ધરાવે છે તે અસંગત અથવા આંશિક રીતે સુસંગત સિસ્ટમ છે [258].

(5) હાનની વળાંક પદ્ધતિ. હાનનો વળાંક lg છે���'(���) lg G”, જો સંયોજન પ્રણાલીના હાનના વળાંકમાં તાપમાન પર નિર્ભરતા ન હોય, અને વિવિધ તાપમાને હાનના વળાંક મુખ્ય વળાંક બનાવે છે, તો સંયોજન સિસ્ટમ સુસંગત છે; જો કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ સુસંગત હોય તો હેનનો વળાંક તાપમાન આધારિત છે. જો હાનના વળાંક જુદા જુદા તાપમાને એકબીજાથી અલગ પડે છે અને મુખ્ય વળાંક બનાવી શકતા નથી, તો સંયોજન સિસ્ટમ અસંગત અથવા આંશિક રીતે સુસંગત છે. તેથી, કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની સુસંગતતા હાનના વળાંકના વિભાજન અનુસાર નક્કી કરી શકાય છે.

(6) ઉકેલ સ્નિગ્ધતા પદ્ધતિ. આ પદ્ધતિ સંયોજન સિસ્ટમની સુસંગતતા દર્શાવવા માટે ઉકેલની સ્નિગ્ધતાના ફેરફારનો ઉપયોગ કરે છે. વિવિધ સોલ્યુશન સાંદ્રતા હેઠળ, સંયોજનની સ્નિગ્ધતા રચનાની વિરુદ્ધ રચાય છે. જો તે રેખીય સંબંધ છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે સંયોજન સિસ્ટમ સંપૂર્ણપણે સુસંગત છે; જો તે બિનરેખીય સંબંધ છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે સંયોજન સિસ્ટમ આંશિક રીતે સુસંગત છે; જો તે S આકારનો વળાંક હોય, તો તે બતાવે છે કે સંયોજન સિસ્ટમ સંપૂર્ણપણે અસંગત છે [10].

(7) ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી. બે પોલિમરનું સંયોજન થયા પછી, જો સુસંગતતા સારી હશે, તો હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ જેવી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ થશે, અને પોલિમર સાંકળ પરના દરેક જૂથના ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમ પર લાક્ષણિક જૂથોની બેન્ડની સ્થિતિ બદલાશે. જટિલ અને દરેક ઘટકના લાક્ષણિક જૂથ બેન્ડની ઓફસેટ જટિલ સિસ્ટમની સુસંગતતાનો નિર્ણય કરી શકે છે.

વધુમાં, થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષકો, એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન, સ્મોલ એન્ગલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગ, લાઇટ સ્કેટરિંગ, ન્યુટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન સ્કેટરિંગ, ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ અને અલ્ટ્રાસોનિક તકનીકો [10] દ્વારા સંકુલની સુસંગતતાનો પણ અભ્યાસ કરી શકાય છે.

1.3.4 hydroxypropyl methylcellulose/hydroxypropyl સ્ટાર્ચ સંયોજનની સંશોધન પ્રગતિ

1.3.4.1 હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ અને અન્ય પદાર્થોનું સંયોજન

HPMC અને અન્ય પદાર્થોના સંયોજનો મુખ્યત્વે ડ્રગ-નિયંત્રિત રિલીઝ સિસ્ટમ્સ અને ખાદ્ય અથવા ડિગ્રેડેબલ ફિલ્મ પેકેજિંગ સામગ્રીમાં વપરાય છે. ડ્રગ-નિયંત્રિત પ્રકાશનની એપ્લિકેશનમાં, એચપીએમસી સાથે વારંવાર સંયોજન કરાયેલ પોલિમર્સમાં સિન્થેટિક પોલિમરનો સમાવેશ થાય છે જેમ કે પોલિવિનાઇલ આલ્કોહોલ (પીવીએ), લેક્ટિક એસિડ-ગ્લાયકોલિક એસિડ કોપોલિમર (પીએલજીએ) અને પોલીકેપ્રોલેક્ટોન (પીસીએલ), તેમજ પ્રોટીન, કુદરતી પોલિમર જેવા કે કૃત્રિમ પોલિમર. પોલિસેકરાઇડ્સ. અબ્દેલ-ઝાહર એટ અલ. માળખાકીય રચના, થર્મલ સ્થિરતા અને HPMC/PVA સંયોજનોના પ્રભાવ સાથેના તેમના સંબંધનો અભ્યાસ કર્યો, અને પરિણામો દર્શાવે છે કે બે પોલિમરની હાજરીમાં કેટલીક અયોગ્યતા છે [259]. ઝબીહી એટ અલ. ઇન્સ્યુલિનના નિયંત્રિત અને સતત પ્રકાશન માટે માઇક્રોકેપ્સ્યુલ્સ તૈયાર કરવા માટે HPMC/PLGA સંકુલનો ઉપયોગ કર્યો, જે પેટ અને આંતરડા [260] માં સતત પ્રકાશન પ્રાપ્ત કરી શકે છે. જાવેદ વગેરે. સંયોજન હાઇડ્રોફિલિક HPMC અને હાઇડ્રોફોબિક PCL અને HPMC/PCL સંકુલનો ઉપયોગ ડ્રગ નિયંત્રિત અને સતત પ્રકાશન માટે માઇક્રોકેપ્સ્યુલ સામગ્રી તરીકે કરે છે, જે સંયોજન ગુણોત્તર [261] ને સમાયોજિત કરીને માનવ શરીરના વિવિધ ભાગોમાં મુક્ત કરી શકાય છે. ડીંગ એટ અલ. ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનો [262] માટે સૈદ્ધાંતિક માર્ગદર્શન પૂરું પાડતા, નિયંત્રિત દવાના પ્રકાશનના ક્ષેત્રમાં ઉપયોગમાં લેવાતા એચપીએમસી/કોલેજન કોમ્પ્લેક્સની સ્નિગ્ધતા, ગતિશીલ વિસ્કોએલાસ્ટીસીટી, ક્રીપ રિકવરી અને થિક્સોટ્રોપી જેવા રિઓલોજિકલ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો. અર્થનારી, કાઈ અને રાય વગેરે. [૨૬૩-૨૬૫] એચપીએમસી અને પોલિસેકરાઇડ્સ જેવા કે ચિટોસન, ઝેન્થન ગમ અને સોડિયમ એલ્જીનેટના સંકુલને રસીની પ્રક્રિયામાં લાગુ કરવામાં આવ્યા હતા અને દવાને સતત છોડવામાં આવી હતી, અને પરિણામોએ નિયંત્રણ કરી શકાય તેવી દવા છોડવાની અસર દર્શાવી હતી [263-265].

ખાદ્ય અથવા ડિગ્રેડેબલ ફિલ્મ પેકેજિંગ સામગ્રીના વિકાસમાં, એચપીએમસી સાથે સંયોજનમાં બનેલા પોલિમર મુખ્યત્વે લિપિડ્સ, પ્રોટીન અને પોલિસેકરાઇડ્સ જેવા કુદરતી પોલિમર હોય છે. કરાકા, ફાગુન્ડેસ અને કોન્ટ્રેરાસ-ઓલિવા એટ અલ. HPMC/લિપિડ કોમ્પ્લેક્સ સાથે ખાદ્ય સંયુક્ત પટલ તૈયાર કરી, અને અનુક્રમે પ્લમ, ચેરી ટમેટાં અને સાઇટ્રસની જાળવણીમાં તેનો ઉપયોગ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે એચપીએમસી/લિપિડ કોમ્પ્લેક્સ મેમ્બ્રેન પર તાજા રાખવાની [266-268] એન્ટીબેક્ટેરિયલ અસર સારી હતી. શેટ્ટી, રૂબિલર અને ડીંગ એટ અલ. યાંત્રિક ગુણધર્મો, થર્મલ સ્થિરતા, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને HPMC, સિલ્ક પ્રોટીન, છાશ પ્રોટીન આઇસોલેટ અને કોલેજન, અનુક્રમે [269-271] માંથી તૈયાર કરાયેલ ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોના ઘટકો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કર્યો. એસ્તેગલાલ વગેરે. બાયો-આધારિત પેકેજિંગ સામગ્રી [111] માં ઉપયોગ માટે ખાદ્ય ફિલ્મો તૈયાર કરવા માટે જિલેટીન સાથે HPMC ઘડવામાં આવ્યું. પ્રિયા, કોંડાવેતી, સાકાતા અને ઓર્ટેગા-ટોરો એટ અલ. અનુક્રમે HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/ઇથિલ સેલ્યુલોઝ અને HPMC/સ્ટાર્ચ ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મો તૈયાર કરી, અને તેમની થર્મલ સ્થિરતા, યાંત્રિક ગુણધર્મો ગુણધર્મો, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને એન્ટિબેક્ટેરિયલ ગુણધર્મો [139, 272-274] નો અભ્યાસ કર્યો. HPMC/PLA કમ્પાઉન્ડનો ઉપયોગ ખાદ્ય ચીજવસ્તુઓ માટે પેકેજિંગ સામગ્રી તરીકે પણ થઈ શકે છે, સામાન્ય રીતે બહાર કાઢવા [275] દ્વારા.

ખાદ્ય અથવા ડિગ્રેડેબલ ફિલ્મ પેકેજિંગ સામગ્રીના વિકાસમાં, એચપીએમસી સાથે સંયોજનમાં બનેલા પોલિમર મુખ્યત્વે લિપિડ્સ, પ્રોટીન અને પોલિસેકરાઇડ્સ જેવા કુદરતી પોલિમર હોય છે. કરાકા, ફાગુન્ડેસ અને કોન્ટ્રેરાસ-ઓલિવા એટ અલ. HPMC/લિપિડ કોમ્પ્લેક્સ સાથે ખાદ્ય સંયુક્ત પટલ તૈયાર કરી, અને અનુક્રમે પ્લમ, ચેરી ટમેટાં અને સાઇટ્રસની જાળવણીમાં તેનો ઉપયોગ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે એચપીએમસી/લિપિડ કોમ્પ્લેક્સ મેમ્બ્રેન પર તાજા રાખવાની [266-268] એન્ટીબેક્ટેરિયલ અસર સારી હતી. શેટ્ટી, રૂબિલર અને ડીંગ એટ અલ. યાંત્રિક ગુણધર્મો, થર્મલ સ્થિરતા, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને HPMC, સિલ્ક પ્રોટીન, છાશ પ્રોટીન આઇસોલેટ અને કોલેજન, અનુક્રમે [269-271] માંથી તૈયાર કરાયેલ ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોના ઘટકો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કર્યો. એસ્તેગલાલ વગેરે. બાયો-આધારિત પેકેજિંગ સામગ્રી [111] માં ઉપયોગ માટે ખાદ્ય ફિલ્મો તૈયાર કરવા માટે જિલેટીન સાથે HPMC ઘડવામાં આવ્યું. પ્રિયા, કોંડાવેતી, સાકાતા અને ઓર્ટેગા-ટોરો એટ અલ. અનુક્રમે HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/ઇથિલ સેલ્યુલોઝ અને HPMC/સ્ટાર્ચ ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મો તૈયાર કરી, અને તેમની થર્મલ સ્થિરતા, યાંત્રિક ગુણધર્મો ગુણધર્મો, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને એન્ટિબેક્ટેરિયલ ગુણધર્મો [139, 272-274] નો અભ્યાસ કર્યો. HPMC/PLA કમ્પાઉન્ડનો ઉપયોગ ખાદ્ય ચીજવસ્તુઓ માટે પેકેજિંગ સામગ્રી તરીકે પણ થઈ શકે છે, સામાન્ય રીતે બહાર કાઢવા [275] દ્વારા.

1.3.4.2 સ્ટાર્ચ અને અન્ય પદાર્થોનું સંયોજન

સ્ટાર્ચ અને અન્ય પદાર્થોના સંયોજન પર સંશોધન શરૂઆતમાં વિવિધ હાઇડ્રોફોબિક એલિફેટિક પોલિએસ્ટર પદાર્થો પર કેન્દ્રિત હતું, જેમાં પોલિલેક્ટિક એસિડ (PLA), પોલીકેપ્રોલેક્ટોન (PCL), પોલીબ્યુટેન સ્યુસિનિક એસિડ (PBSA), વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. 276]. મુલર એટ અલ. સ્ટાર્ચ/પીએલએ કમ્પોઝીટની રચના અને ગુણધર્મો અને બંને વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો અભ્યાસ કર્યો અને પરિણામો દર્શાવે છે કે બંને વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નબળી હતી અને મિશ્રણોના યાંત્રિક ગુણધર્મો નબળા હતા [277]. કોરિયા, કોમુર અને ડાયઝ-ગોમેઝ એટ અલ. બાયોડિગ્રેડેબલ મટિરિયલ્સ, બાયોમેડિકલ મટિરિયલ્સ અને ટીશ્યુ એન્જિનિયરિંગ સ્કેફોલ્ડિંગ મટિરિયલ્સ [278-280]ના વિકાસ માટે લાગુ કરાયેલા સ્ટાર્ચ/પીસીએલ સંકુલના બે ઘટકોની યાંત્રિક ગુણધર્મો, રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો, જેલ ગુણધર્મો અને સુસંગતતાનો અભ્યાસ કર્યો. ઓહકીકા એટ અલ. જાણવા મળ્યું કે કોર્નસ્ટાર્ચ અને PBSA નું મિશ્રણ ખૂબ જ આશાસ્પદ છે. જ્યારે સ્ટાર્ચનું પ્રમાણ 5-30% હોય છે, ત્યારે સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ્સની સામગ્રીમાં વધારો કરવાથી મોડ્યુલસમાં વધારો થાય છે અને વિરામ [281,282] સમયે તાણ અને વિસ્તરણમાં ઘટાડો થાય છે. હાઇડ્રોફોબિક એલિફેટિક પોલિએસ્ટર થર્મોડાયનેમિક રીતે હાઇડ્રોફિલિક સ્ટાર્ચ સાથે અસંગત છે, અને સ્ટાર્ચ અને પોલિએસ્ટર વચ્ચેના તબક્કાના ઇન્ટરફેસને સુધારવા માટે સામાન્ય રીતે વિવિધ સુસંગતતા અને ઉમેરણો ઉમેરવામાં આવે છે. Szadkowska, Ferri, અને Li et al. અનુક્રમે [283-285] સ્ટાર્ચ/પીએલએ સંકુલની રચના અને ગુણધર્મો પર સિલાનોલ-આધારિત પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ, મેલીક એનહાઇડ્રાઇડ અળસીનું તેલ અને કાર્યાત્મક વનસ્પતિ તેલના ડેરિવેટિવ્ઝની અસરોનો અભ્યાસ કર્યો. ઓર્ટેગા-ટોરો, યુ એટ અલ. સામગ્રીના ગુણધર્મો અને સ્થિરતા [286, 287] સુધારવા માટે અનુક્રમે સ્ટાર્ચ/પીસીએલ સંયોજન અને સ્ટાર્ચ/પીબીએસએ સંયોજનને સુસંગત બનાવવા માટે સાઇટ્રિક એસિડ અને ડિફેનીલમિથેન ડાયસોસાયનેટનો ઉપયોગ કર્યો.

તાજેતરના વર્ષોમાં, પ્રોટીન, પોલિસેકરાઇડ્સ અને લિપિડ્સ જેવા કુદરતી પોલિમર સાથે સ્ટાર્ચના સંયોજન પર વધુ અને વધુ સંશોધનો કરવામાં આવ્યા છે. ટેકલેહાઈમાનોટ, સાહિન-નદીન અને ઝાંગ એટ અલ અનુક્રમે સ્ટાર્ચ/ઝેઈન, સ્ટાર્ચ/છાશ પ્રોટીન અને સ્ટાર્ચ/જિલેટીન કોમ્પ્લેક્સના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો, અને તમામ પરિણામોએ સારા પરિણામો પ્રાપ્ત કર્યા, જે ખાદ્ય જૈવ સામગ્રી અને કેપ્સ્યુલ્સ પર લાગુ કરી શકાય છે [52, 288, 289]. લોઝાન્નો-નાવારો, ટેલોન અને રેન એટ અલ. અનુક્રમે સ્ટાર્ચ/કાઇટોસન સંયુક્ત ફિલ્મોના પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સ, યાંત્રિક ગુણધર્મો, એન્ટિબેક્ટેરિયલ ગુણધર્મો અને ચિટોસન સાંદ્રતાનો અભ્યાસ કર્યો અને સંયુક્ત ફિલ્મની એન્ટિબેક્ટેરિયલ અસરને સુધારવા માટે કુદરતી અર્ક, ચા પોલિફેનોલ્સ અને અન્ય કુદરતી એન્ટિબેક્ટેરિયલ એજન્ટો ઉમેર્યા. સંશોધન પરિણામો દર્શાવે છે કે સ્ટાર્ચ/ચિટોસન સંયુક્ત ફિલ્મમાં ખોરાક અને દવાઓના સક્રિય પેકેજિંગમાં મોટી સંભાવના છે [290-292]. કૌશિક, ખનબરઝાદેહ, અરવાનીતોયાનિસ અને ઝાંગ એટ અલ. અનુક્રમે સ્ટાર્ચ/સેલ્યુલોઝ નેનોક્રિસ્ટલ્સ, સ્ટાર્ચ/કાર્બોક્સિમિથાઈલસેલ્યુલોઝ, સ્ટાર્ચ/મેથાઈલસેલ્યુલોઝ અને સ્ટાર્ચ/હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલમેથિલસેલ્યુલોઝ સંયુક્ત ફિલ્મોના ગુણધર્મો અને ખાદ્ય/બાયોડિગ્રેડેબલ પેકેજિંગ સામગ્રી [293-295]માં મુખ્ય એપ્લિકેશનોનો અભ્યાસ કર્યો. Dafe, Jumaidin અને Lascombes et al. સ્ટાર્ચ/ફૂડ ગમ સંયોજનોનો અભ્યાસ કર્યો જેમ કે સ્ટાર્ચ/પેક્ટીન, સ્ટાર્ચ/અગર અને સ્ટાર્ચ/કેરેજીનન, મુખ્યત્વે ખોરાક અને ખાદ્ય પેકેજિંગ [296-298]ના ક્ષેત્રમાં વપરાય છે. ટેપિયોકા સ્ટાર્ચ/મકાઈના તેલ, સ્ટાર્ચ/લિપિડ સંકુલના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ પેરેઝ, ડી એટ અલ. દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો, મુખ્યત્વે બહિષ્કૃત ખોરાકની ઉત્પાદન પ્રક્રિયાને માર્ગદર્શન આપવા [299, 300].

1.3.4.3 હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ અને સ્ટાર્ચનું સંયોજન

હાલમાં, HPMC અને સ્ટાર્ચની કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ પર દેશ અને વિદેશમાં ઘણા અભ્યાસો નથી, અને તેમાંથી મોટાભાગના સ્ટાર્ચની વૃદ્ધત્વની ઘટનાને સુધારવા માટે સ્ટાર્ચ મેટ્રિક્સમાં HPMC ની થોડી માત્રા ઉમેરી રહ્યા છે. જીમેનેઝ એટ અલ. સ્ટાર્ચ મેમ્બ્રેનની અભેદ્યતા સુધારવા માટે મૂળ સ્ટાર્ચની વૃદ્ધત્વ ઘટાડવા માટે HPMC નો ઉપયોગ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે HPMC ઉમેરવાથી સ્ટાર્ચનું વૃદ્ધત્વ ઘટ્યું અને સંયુક્ત પટલની લવચીકતામાં વધારો થયો. સંયુક્ત પટલની ઓક્સિજન અભેદ્યતામાં નોંધપાત્ર વધારો થયો હતો, પરંતુ વોટરપ્રૂફ કામગીરીમાં વધારો થયો નથી. કેટલું બદલાયું છે [301]. Villacres, Basch et al. HPMC/સ્ટાર્ચ સંયુક્ત ફિલ્મ પેકેજિંગ સામગ્રી તૈયાર કરવા માટે HPMC અને ટેપિયોકા સ્ટાર્ચનું સંયોજન કર્યું, અને સંયુક્ત ફિલ્મ પર ગ્લિસરિનની પ્લાસ્ટિસાઇઝિંગ અસર અને સંયુક્ત ફિલ્મના એન્ટિબેક્ટેરિયલ ગુણધર્મો પર પોટેશિયમ સોર્બેટ અને નિસિનની અસરોનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો તે દર્શાવે છે કે HPMC સામગ્રીના વધારા સાથે, સંયુક્ત ફિલ્મની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને તાણ શક્તિમાં વધારો થાય છે, વિરામ સમયે વિસ્તરણ ઘટે છે, અને પાણીની વરાળની અભેદ્યતા ઓછી અસર કરે છે; પોટેશિયમ સોર્બેટ અને નિસિન બંને સંયુક્ત ફિલ્મને સુધારી શકે છે. જ્યારે એકસાથે ઉપયોગ થાય છે ત્યારે બે એન્ટીબેક્ટેરિયલ એજન્ટોની એન્ટિબેક્ટેરિયલ અસર વધુ સારી હોય છે [112, 302]. ઓર્ટેગા-ટોરો એટ અલ. HPMC/સ્ટાર્ચ હોટ-પ્રેસ્ડ કમ્પોઝિટ મેમ્બ્રેનના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો, અને સંયુક્ત પટલના ગુણધર્મો પર સાઇટ્રિક એસિડની અસરનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે સ્ટાર્ચ સતત તબક્કામાં HPMC વિખેરાઈ ગયું હતું, અને સાઇટ્રિક એસિડ અને HPMC બંને સ્ટાર્ચના વૃદ્ધત્વ પર અસર કરે છે. નિષેધની ચોક્કસ ડિગ્રી સુધી [139]. આયોરિંદે એટ અલ. મૌખિક એમ્લોડિપાઇનના કોટિંગ માટે HPMC/સ્ટાર્ચ સંયુક્ત ફિલ્મનો ઉપયોગ કર્યો, અને પરિણામો દર્શાવે છે કે સંયુક્ત ફિલ્મના વિઘટનનો સમય અને પ્રકાશન દર ખૂબ જ સારો હતો [303].

ઝાઓ મિંગ એટ અલ. HPMC ફિલ્મોના વોટર રીટેન્શન રેટ પર સ્ટાર્ચની અસરનો અભ્યાસ કર્યો, અને પરિણામો દર્શાવે છે કે સ્ટાર્ચ અને HPMC માં ચોક્કસ સિનર્જિસ્ટિક અસર હતી, જેના પરિણામે પાણીની જાળવણી દર [304] માં એકંદરે વધારો થયો હતો. ઝાંગ એટ અલ. HPMC/HPS સંયોજનના ફિલ્મ ગુણધર્મો અને દ્રાવણના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ ચોક્કસ સુસંગતતા ધરાવે છે, સંયોજન પટલની કામગીરી સારી છે, અને HPS થી HPMC ના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો સારી સંતુલિત અસર ધરાવે છે [305, 306]. HPMC/સ્ટાર્ચ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ પર ઉચ્ચ HPMC સામગ્રી સાથે થોડા અભ્યાસો છે, અને તેમાંથી મોટા ભાગના છીછરા પ્રદર્શન સંશોધનમાં છે, અને સંયોજન સિસ્ટમ પર સૈદ્ધાંતિક સંશોધન પ્રમાણમાં અભાવ છે, ખાસ કરીને HPMC/HPS કોલ્ડ-હીટ રિવર્સ્ડ જેલ -તબક્કો સંયુક્ત જેલ. યાંત્રિક અભ્યાસ હજુ પણ ખાલી સ્થિતિમાં છે.

1.4 પોલિમર કોમ્પ્લેક્સનું રિઓલોજી

પોલિમર સામગ્રીની પ્રક્રિયાની પ્રક્રિયામાં, પ્રવાહ અને વિકૃતિ અનિવાર્યપણે થાય છે, અને રિઓલોજી એ વિજ્ઞાન છે જે સામગ્રીના પ્રવાહ અને વિરૂપતાના નિયમોનો અભ્યાસ કરે છે [307]. પ્રવાહ એ પ્રવાહી સામગ્રીનો ગુણધર્મ છે, જ્યારે વિરૂપતા એ ઘન (સ્ફટિકીય) સામગ્રીનો ગુણધર્મ છે. પ્રવાહી પ્રવાહ અને ઘન વિરૂપતાની સામાન્ય સરખામણી નીચે મુજબ છે:

પોલિમર સામગ્રીના વ્યવહારિક ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમોમાં, તેમની સ્નિગ્ધતા અને વિસ્કોઇલાસ્ટીસીટી તેમની પ્રક્રિયા કામગીરીને નિર્ધારિત કરે છે. પ્રોસેસિંગ અને મોલ્ડિંગની પ્રક્રિયામાં, શીયર રેટના ફેરફાર સાથે, પોલિમર સામગ્રીની સ્નિગ્ધતામાં મેગ્નિટ્યુડના ઘણા ઓર્ડર્સની મોટી તીવ્રતા હોઈ શકે છે. બદલો [308]. સ્નિગ્ધતા અને શીયર થિનિંગ જેવા રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો પોલિમર સામગ્રીની પ્રક્રિયા દરમિયાન પમ્પિંગ, પરફ્યુઝન, વિખેરી નાખવા અને છંટકાવના નિયંત્રણને સીધી અસર કરે છે અને તે પોલિમર સામગ્રીના સૌથી મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મો છે.

1.4.1 પોલિમરની વિસ્કોઇલાસ્ટીસીટી

બાહ્ય બળ હેઠળ, પોલિમર પ્રવાહી માત્ર વહેતું નથી, પણ વિરૂપતા પણ દર્શાવે છે, જે એક પ્રકારનું "વિસ્કોએલાસ્ટીસીટી" પ્રદર્શન દર્શાવે છે, અને તેનો સાર એ "સોલિડ-લિક્વિડ ટુ-ફેઝ" [309] નું સહઅસ્તિત્વ છે. જો કે, આ વિસ્કોએલાસ્ટીસીટી નાની વિકૃતિઓ પર રેખીય વિસ્કોઈલાસ્ટીસીટી નથી, પરંતુ બિનરેખીય વિસ્કોઈલાસ્ટીસીટી છે જ્યાં સામગ્રી મોટા વિકૃતિઓ અને લાંબા સમય સુધી તણાવ [310] દર્શાવે છે.

કુદરતી પોલિસેકરાઇડ જલીય દ્રાવણને હાઇડ્રોસોલ પણ કહેવામાં આવે છે. પાતળું દ્રાવણમાં, પોલિસેકરાઇડ મેક્રોમોલેક્યુલ્સ એકબીજાથી અલગ પડેલા કોઇલના સ્વરૂપમાં હોય છે. જ્યારે સાંદ્રતા ચોક્કસ મૂલ્ય સુધી વધે છે, ત્યારે મેક્રોમોલેક્યુલર કોઇલ એકબીજામાં પ્રવેશ કરે છે અને એકબીજાને ઓવરલેપ કરે છે. મૂલ્યને નિર્ણાયક સાંદ્રતા [311] કહેવામાં આવે છે. નિર્ણાયક સાંદ્રતાની નીચે, દ્રાવણની સ્નિગ્ધતા પ્રમાણમાં ઓછી છે, અને તે શીયર રેટથી પ્રભાવિત થતી નથી, જે ન્યુટોનિયન પ્રવાહીનું વર્તન દર્શાવે છે; જ્યારે નિર્ણાયક એકાગ્રતા પહોંચી જાય છે, ત્યારે મૂળરૂપે અલગતામાં ફરતા મેક્રોમોલેક્યુલ્સ એકબીજા સાથે ગૂંચવવાનું શરૂ કરે છે, અને સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતા નોંધપાત્ર રીતે વધે છે. વધારો [312]; જ્યારે એકાગ્રતા નિર્ણાયક સાંદ્રતા કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે શીયર થિનિંગ જોવા મળે છે અને સોલ્યુશન બિન-ન્યુટોનિયન પ્રવાહી વર્તન દર્શાવે છે [245].

કેટલાક હાઇડ્રોસોલ્સ અમુક પરિસ્થિતિઓમાં જેલ બનાવી શકે છે, અને તેમના વિસ્કોઇલાસ્ટિક ગુણધર્મો સામાન્ય રીતે સ્ટોરેજ મોડ્યુલસ G', લોસ મોડ્યુલસ G" અને તેમની આવર્તન અવલંબન દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. સંગ્રહ મોડ્યુલસ સિસ્ટમની સ્થિતિસ્થાપકતાને અનુલક્ષે છે, જ્યારે નુકશાન મોડ્યુલસ સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતાને અનુલક્ષે છે [311]. મંદ દ્રાવણમાં, પરમાણુઓ વચ્ચે કોઈ ગૂંચવણ નથી, તેથી ફ્રીક્વન્સીની વિશાળ શ્રેણીમાં, G′ G″ કરતા ઘણો નાનો છે, અને મજબૂત આવર્તન અવલંબન દર્શાવે છે. G′ અને G″ આવર્તન ω અને તેના ચતુર્ભુજના પ્રમાણસર હોવાથી, જ્યારે આવર્તન વધારે હોય, ત્યારે G′ > G″. જ્યારે એકાગ્રતા નિર્ણાયક સાંદ્રતા કરતા વધારે હોય, ત્યારે G′ અને G″ હજુ પણ આવર્તન અવલંબન ધરાવે છે. જ્યારે આવર્તન ઓછી હોય છે, G′ <G″, અને આવર્તન ધીમે ધીમે વધે છે, ત્યારે બે ક્રોસ થશે, અને ઉચ્ચ આવર્તન પ્રદેશ G′> માં G′> પર ઉલટાશે.

નિર્ણાયક બિંદુ કે જેના પર કુદરતી પોલિસેકરાઇડ હાઇડ્રોસોલ જેલમાં પરિવર્તિત થાય છે તેને જેલ પોઇન્ટ કહેવામાં આવે છે. જેલ પોઈન્ટની ઘણી વ્યાખ્યાઓ છે, અને સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી રેયોલોજીમાં ગતિશીલ વિસ્કોઈલાસ્ટીસીટીની વ્યાખ્યા છે. જ્યારે સિસ્ટમનું સ્ટોરેજ મોડ્યુલસ G′ લોસ મોડ્યુલસ G″ ની બરાબર હોય છે, ત્યારે તે જેલ પોઈન્ટ છે, અને G′ > G″ જેલ રચના [312, 313].

કેટલાક કુદરતી પોલિસેકરાઇડ પરમાણુઓ નબળા જોડાણો બનાવે છે, અને તેમની જેલ માળખું સરળતાથી નાશ પામે છે, અને G' G કરતા થોડો મોટો છે”, ઓછી આવર્તન અવલંબન દર્શાવે છે; જ્યારે કેટલાક કુદરતી પોલિસેકરાઇડ અણુઓ સ્થિર ક્રોસ-લિંકિંગ પ્રદેશો બનાવી શકે છે, જે જેલ માળખું વધુ મજબૂત છે, G′ G″ કરતાં ઘણું મોટું છે, અને તેની કોઈ આવર્તન અવલંબન નથી [311].

1.4.2 પોલિમર કોમ્પ્લેક્સનું રિઓલોજિકલ વર્તન

સંપૂર્ણ સુસંગત પોલિમર કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ માટે, સંયોજન એક સજાતીય સિસ્ટમ છે, અને તેની સ્નિગ્ધતા સામાન્ય રીતે એક પોલિમરના ગુણધર્મોનો સરવાળો છે, અને તેની સ્નિગ્ધતાનું વર્ણન સરળ પ્રયોગમૂલક નિયમો [314] દ્વારા કરી શકાય છે. પ્રેક્ટિસે સાબિત કર્યું છે કે સજાતીય સિસ્ટમ તેના યાંત્રિક ગુણધર્મોના સુધારણા માટે અનુકૂળ નથી. તેનાથી વિપરિત, તબક્કા-વિભાજિત માળખાં સાથેની કેટલીક જટિલ પ્રણાલીઓ ઉત્તમ પ્રદર્શન ધરાવે છે [315].

આંશિક રીતે સુસંગત સંયોજન સિસ્ટમની સુસંગતતા સિસ્ટમ સંયોજન ગુણોત્તર, શીયર રેટ, તાપમાન અને ઘટક માળખું જેવા પરિબળો દ્વારા પ્રભાવિત થશે, સુસંગતતા અથવા તબક્કા અલગતા દર્શાવે છે, અને સુસંગતતામાંથી તબક્કા વિભાજનમાં સંક્રમણ અનિવાર્ય છે. સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતામાં નોંધપાત્ર ફેરફારો તરફ દોરી જાય છે [316, 317]. તાજેતરના વર્ષોમાં, આંશિક રીતે સુસંગત પોલિમર જટિલ સિસ્ટમોના વિસ્કોએલાસ્ટિક વર્તન પર અસંખ્ય અભ્યાસો થયા છે. સંશોધન દર્શાવે છે કે સુસંગતતા ઝોનમાં સંયોજન પ્રણાલીનું rheological વર્તન સજાતીય સિસ્ટમની લાક્ષણિકતાઓ રજૂ કરે છે. તબક્કાના વિભાજન ઝોનમાં, રેયોલોજિકલ વર્તન સજાતીય ઝોનથી સંપૂર્ણપણે અલગ અને અત્યંત જટિલ છે.

પ્રક્રિયા તકનીકની યોગ્ય પસંદગી, સૂત્રોની તર્કસંગત રચના, ઉત્પાદનની ગુણવત્તા પર કડક નિયંત્રણ અને ઉત્પાદનમાં યોગ્ય ઘટાડા માટે વિવિધ સાંદ્રતા, સંયોજન ગુણોત્તર, શીયર રેટ, તાપમાન વગેરે હેઠળ કમ્પાઉન્ડિંગ સિસ્ટમના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મોને સમજવું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. ઊર્જા વપરાશ. [309]. ઉદાહરણ તરીકે, તાપમાન-સંવેદનશીલ સામગ્રી માટે, સામગ્રીની સ્નિગ્ધતા તાપમાનને સમાયોજિત કરીને બદલી શકાય છે. અને પ્રક્રિયા કામગીરી સુધારવા; સામગ્રીના શીયર થિનિંગ ઝોનને સમજો, સામગ્રીના પ્રોસેસિંગ પ્રદર્શનને નિયંત્રિત કરવા માટે યોગ્ય શીયર રેટ પસંદ કરો અને ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરો.

1.4.3 સંયોજનના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોને અસર કરતા પરિબળો

1.4.3.1 રચના

ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો અને સંયોજન સિસ્ટમની આંતરિક રચના એ દરેક ઘટકના ગુણધર્મોના સંયુક્ત યોગદાન અને ઘટકો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું વ્યાપક પ્રતિબિંબ છે. તેથી, દરેક ઘટકના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો પોતે જ સંયોજન પ્રણાલીમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ધરાવે છે. વિવિધ પોલિમર વચ્ચે સુસંગતતાની ડિગ્રી વ્યાપકપણે બદલાય છે, કેટલાક ખૂબ સુસંગત છે, અને કેટલાક લગભગ સંપૂર્ણપણે અસંગત છે.

1.4.3.2 સંયોજન સિસ્ટમનો ગુણોત્તર

સંયોજન ગુણોત્તરમાં ફેરફાર સાથે પોલિમર કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતા અને યાંત્રિક ગુણધર્મો નોંધપાત્ર રીતે બદલાશે. આ એટલા માટે છે કારણ કે સંયોજન ગુણોત્તર સંયોજન સિસ્ટમમાં દરેક ઘટકનું યોગદાન નક્કી કરે છે, અને દરેક ઘટકને પણ અસર કરે છે. ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અને તબક્કા વિતરણ. Xie Yajie et al. chitosan/hydroxypropyl cellulose નો અભ્યાસ કર્યો અને જાણવા મળ્યું કે hydroxypropyl સેલ્યુલોઝ સામગ્રી [318] ના વધારા સાથે સંયોજનની સ્નિગ્ધતા નોંધપાત્ર રીતે વધી છે. ઝાંગ યાયુઆન એટ અલ. ઝેન્થન ગમ અને કોર્ન સ્ટાર્ચના સંકુલનો અભ્યાસ કર્યો અને જાણવા મળ્યું કે જ્યારે ઝેન્થન ગમનો ગુણોત્તર 10% હતો, ત્યારે જટિલ પ્રણાલીના સુસંગતતા ગુણાંક, ઉપજ તણાવ અને પ્રવાહી સૂચકાંકમાં નોંધપાત્ર વધારો થયો હતો. દેખીતી રીતે [319].

1.4.3.3 શીયર રેટ

મોટાભાગના પોલિમર પ્રવાહી સ્યુડોપ્લાસ્ટિક પ્રવાહી છે, જે ન્યૂટનના પ્રવાહના નિયમને અનુરૂપ નથી. મુખ્ય લક્ષણ એ છે કે સ્નિગ્ધતા મૂળભૂત રીતે નીચા શીયર હેઠળ અપરિવર્તિત હોય છે, અને શીયર રેટ [308, 320] વધવા સાથે સ્નિગ્ધતા તીવ્રપણે ઘટે છે. પોલિમર પ્રવાહીના પ્રવાહના વળાંકને આશરે ત્રણ પ્રદેશોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: નીચા શીયર ન્યુટોનિયન પ્રદેશ, શીયર થિનિંગ ક્ષેત્ર અને ઉચ્ચ શીયર સ્થિરતા ક્ષેત્ર. જ્યારે શીયર રેટ શૂન્ય તરફ વળે છે, ત્યારે તાણ અને તાણ રેખીય બની જાય છે અને પ્રવાહીનું પ્રવાહ વર્તન ન્યુટોનિયન પ્રવાહી જેવું જ હોય ​​છે. આ સમયે, સ્નિગ્ધતા ચોક્કસ મૂલ્ય તરફ વળે છે, જેને શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતા η0 કહેવામાં આવે છે. η0 એ સામગ્રીના મહત્તમ છૂટછાટના સમયને પ્રતિબિંબિત કરે છે અને પોલિમર સામગ્રીનું એક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે, જે પોલિમરના સરેરાશ પરમાણુ વજન અને સ્નિગ્ધ પ્રવાહની સક્રિયકરણ ઊર્જા સાથે સંબંધિત છે. શીયર થિનિંગ ઝોનમાં, શીયર રેટના વધારા સાથે સ્નિગ્ધતા ધીમે ધીમે ઘટતી જાય છે અને "શીયર થિનિંગ" ની ઘટના જોવા મળે છે. આ ઝોન પોલિમર સામગ્રીની પ્રક્રિયામાં એક લાક્ષણિક પ્રવાહ ઝોન છે. ઉચ્ચ શીયર સ્થિરતાના પ્રદેશમાં, કારણ કે શીયર રેટ સતત વધતો જાય છે, સ્નિગ્ધતા અન્ય સ્થિરતા, અનંત શીયર સ્નિગ્ધતા η∞ તરફ વળે છે, પરંતુ આ પ્રદેશ સુધી પહોંચવું સામાન્ય રીતે મુશ્કેલ હોય છે.

1.4.3.4 તાપમાન

તાપમાન પરમાણુઓની રેન્ડમ થર્મલ ગતિની તીવ્રતાને સીધી અસર કરે છે, જે પ્રસાર, મોલેક્યુલર ચેઇન ઓરિએન્ટેશન અને એન્ટેન્ગલમેન્ટ જેવી આંતર-પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરી શકે છે. સામાન્ય રીતે, પોલિમર સામગ્રીના પ્રવાહ દરમિયાન, મોલેક્યુલર સાંકળોની હિલચાલ સેગમેન્ટ્સમાં હાથ ધરવામાં આવે છે; જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, ફ્રી વોલ્યુમ વધે છે, અને સેગમેન્ટ્સનો પ્રવાહ પ્રતિકાર ઘટે છે, તેથી સ્નિગ્ધતા ઘટે છે. જો કે, કેટલાક પોલિમર માટે, જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, સાંકળો વચ્ચે હાઇડ્રોફોબિક જોડાણ થાય છે, તેથી તેના બદલે સ્નિગ્ધતા વધે છે.

વિવિધ પોલિમરમાં તાપમાન પ્રત્યે સંવેદનશીલતાની વિવિધ ડિગ્રી હોય છે, અને સમાન ઉચ્ચ પોલિમર વિવિધ તાપમાન શ્રેણીમાં તેની મિકેનિઝમની કામગીરી પર વિવિધ અસરો ધરાવે છે.

1.5 સંશોધનનું મહત્વ, સંશોધન હેતુ અને આ વિષયની સંશોધન સામગ્રી

1.5.1 સંશોધન મહત્વ

જો કે HPMC એ સલામત અને ખાદ્ય સામગ્રી છે જેનો વ્યાપકપણે ખોરાક અને દવાના ક્ષેત્રમાં ઉપયોગ થાય છે, તે સારી ફિલ્મ-રચના, વિખેરાઈ, જાડું અને સ્થિર ગુણધર્મો ધરાવે છે. HPMC ફિલ્મમાં સારી પારદર્શિતા, તેલ અવરોધ ગુણધર્મો અને યાંત્રિક ગુણધર્મો પણ છે. જો કે, તેની ઊંચી કિંમત (લગભગ 100,000/ટન) તેના વ્યાપક ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે, તે કેપ્સ્યુલ્સ જેવા ઉચ્ચ મૂલ્યની ફાર્માસ્યુટિકલ એપ્લિકેશન્સમાં પણ. વધુમાં, એચપીએમસી એ થર્મલી પ્રેરિત જેલ છે, જે નીચા તાપમાને નીચી સ્નિગ્ધતા સાથે ઉકેલની સ્થિતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, અને ઊંચા તાપમાને ચીકણું ઘન જેલ બનાવી શકે છે, તેથી કોટિંગ, છંટકાવ અને ડૂબકી જેવી પ્રક્રિયા પ્રક્રિયાઓ વહન કરવી આવશ્યક છે. ઊંચા તાપમાને બહાર, ઉચ્ચ ઉત્પાદન ઊર્જા વપરાશ અને ઉચ્ચ ઉત્પાદન ખર્ચમાં પરિણમે છે. નીચા તાપમાને HPMC ની નીચી સ્નિગ્ધતા અને જેલની મજબૂતાઈ જેવા ગુણધર્મ ઘણી એપ્લિકેશનોમાં HPMC ની પ્રક્રિયાક્ષમતા ઘટાડે છે.

તેનાથી વિપરિત, HPS એ સસ્તી (લગભગ 20,000/ટન) ખાદ્ય સામગ્રી છે જે ખોરાક અને દવાના ક્ષેત્રમાં પણ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. HPMC આટલું મોંઘું હોવાનું કારણ એ છે કે HPMC તૈયાર કરવા માટે વપરાતો કાચો માલ સેલ્યુલોઝ HPS તૈયાર કરવા માટે વપરાતા કાચા માલના સ્ટાર્ચ કરતાં વધુ ખર્ચાળ છે. વધુમાં, એચપીએમસીને બે અવેજીઓ, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અને મેથોક્સી સાથે કલમ કરવામાં આવે છે. પરિણામે, તૈયારીની પ્રક્રિયા ખૂબ જ જટિલ છે, તેથી HPMC ની કિંમત HPS કરતા ઘણી વધારે છે. આ પ્રોજેક્ટ કેટલાક ખર્ચાળ HPMCsને ઓછી કિંમતના HPS સાથે બદલવાની અને સમાન કાર્યોને જાળવી રાખવાના આધારે ઉત્પાદનની કિંમત ઘટાડવાની આશા રાખે છે.

વધુમાં, એચપીએસ એ કોલ્ડ જેલ છે, જે નીચા તાપમાને વિસ્કોઈલાસ્ટીક જેલ સ્થિતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે અને ઊંચા તાપમાને વહેતું દ્રાવણ બનાવે છે. તેથી, HPS ને HPMC માં ઉમેરવાથી HPMC નું જેલ તાપમાન ઘટાડી શકાય છે અને નીચા તાપમાને તેની સ્નિગ્ધતા વધી શકે છે. અને જેલની મજબૂતાઈ, નીચા તાપમાને તેની પ્રક્રિયાક્ષમતા સુધારે છે. વધુમાં, HPS ખાદ્ય ફિલ્મમાં સારી ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મો છે, તેથી HPSને HPMC માં ઉમેરવાથી ખાદ્ય ફિલ્મના ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મોને સુધારી શકાય છે.

સારાંશમાં, HPMC અને HPS નું સંયોજન: પ્રથમ, તે મહત્વપૂર્ણ સૈદ્ધાંતિક મહત્વ ધરાવે છે. HPMC એ ગરમ જેલ છે, અને HPS એ કોલ્ડ જેલ છે. બંનેને સંયોજન કરીને, ગરમ અને ઠંડા જેલ્સ વચ્ચે સૈદ્ધાંતિક રીતે સંક્રમણ બિંદુ છે. HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની સ્થાપના અને તેની મિકેનિઝમ રિસર્ચ આ પ્રકારની કોલ્ડ અને હોટ રિવર્સ્ડ-ફેઝ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના સંશોધન માટે નવી રીત પ્રદાન કરી શકે છે, સ્થાપિત સૈદ્ધાંતિક માર્ગદર્શન. બીજું, તે ઉત્પાદન ખર્ચ ઘટાડી શકે છે અને ઉત્પાદનના નફામાં સુધારો કરી શકે છે. એચપીએસ અને એચપીએમસીના સંયોજન દ્વારા, કાચો માલ અને ઉત્પાદન ઉર્જા વપરાશના સંદર્ભમાં ઉત્પાદન ખર્ચ ઘટાડી શકાય છે, અને ઉત્પાદનના નફામાં ઘણો સુધારો કરી શકાય છે. ત્રીજે સ્થાને, તે પ્રોસેસિંગ કામગીરીમાં સુધારો કરી શકે છે અને એપ્લિકેશનને વિસ્તૃત કરી શકે છે. HPS ના ઉમેરાથી નીચા તાપમાને HPMC ની સાંદ્રતા અને જેલ શક્તિમાં વધારો થઈ શકે છે, અને નીચા તાપમાને તેની પ્રક્રિયા કામગીરીમાં સુધારો થઈ શકે છે. વધુમાં, ઉત્પાદન પ્રદર્શન સુધારી શકાય છે. HPMC/HPS ની ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મ તૈયાર કરવા માટે HPS ઉમેરીને, ખાદ્ય ફિલ્મના ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મોને સુધારી શકાય છે.

પોલિમર કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની સુસંગતતા સીધી માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી અને સંયોજનના વ્યાપક ગુણધર્મો, ખાસ કરીને યાંત્રિક ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરી શકે છે. તેથી, HPMC/HPS સંયોજન સિસ્ટમની સુસંગતતાનો અભ્યાસ કરવો ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. એચપીએમસી અને એચપીએસ બંને સમાન માળખાકીય એકમ-ગ્લુકોઝ સાથે હાઇડ્રોફિલિક પોલિસેકરાઇડ્સ છે અને સમાન કાર્યાત્મક જૂથ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ દ્વારા સુધારેલ છે, જે એચપીએમસી/એચપીએસ સંયોજન સિસ્ટમની સુસંગતતાને મોટા પ્રમાણમાં સુધારે છે. જો કે, એચપીએમસી એ કોલ્ડ જેલ છે અને એચપીએસ એ હોટ જેલ છે, અને બંનેની વ્યસ્ત જેલ વર્તણૂક HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના તબક્કા અલગ થવાની ઘટના તરફ દોરી જાય છે. સારાંશમાં, HPMC/HPS કોલ્ડ-હોટ જેલ કમ્પોઝિટ સિસ્ટમનું ફેઝ મોર્ફોલોજી અને ફેઝ ટ્રાન્ઝિશન તદ્દન જટિલ છે, તેથી આ સિસ્ટમની સુસંગતતા અને તબક્કા અલગ ખૂબ જ રસપ્રદ રહેશે.

પોલિમર કોમ્પ્લેક્સ સિસ્ટમ્સનું મોર્ફોલોજિકલ માળખું અને રિઓલોજિકલ વર્તન એકબીજા સાથે સંકળાયેલું છે. એક તરફ, પ્રક્રિયા દરમિયાન rheological વર્તન સિસ્ટમના મોર્ફોલોજિકલ માળખું પર મોટી અસર કરશે; બીજી બાજુ, સિસ્ટમની રેયોલોજિકલ વર્તણૂક સિસ્ટમના મોર્ફોલોજિકલ માળખામાં ફેરફારોને ચોક્કસ રીતે પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે. તેથી, ઉત્પાદન, પ્રક્રિયા અને ગુણવત્તા નિયંત્રણને માર્ગદર્શન આપવા માટે HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવો ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની મોર્ફોલોજિકલ માળખું, સુસંગતતા અને રેયોલોજી જેવા મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો ગતિશીલ છે, અને તે સોલ્યુશન સાંદ્રતા, સંયોજન ગુણોત્તર, શીયર રેટ અને તાપમાન જેવા પરિબળોની શ્રેણીથી પ્રભાવિત છે. માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજિકલ માળખું અને સંયુક્ત સિસ્ટમના મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો વચ્ચેના સંબંધને સંયુક્ત સિસ્ટમની મોર્ફોલોજિકલ રચના અને સુસંગતતાને નિયંત્રિત કરીને નિયંત્રિત કરી શકાય છે.

1.5.2 સંશોધન હેતુ

HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ રિવર્સ્ડ-ફેઝ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ બનાવવામાં આવી હતી, તેના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, અને ઘટકોના ભૌતિક અને રાસાયણિક બંધારણની અસરો, સંયોજન ગુણોત્તર અને સિસ્ટમના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો પર પ્રક્રિયાની સ્થિતિનું સંશોધન કરવામાં આવ્યું હતું. HPMC/HPS ની ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મ તૈયાર કરવામાં આવી હતી, અને ફિલ્મના યાંત્રિક ગુણધર્મો, હવાની અભેદ્યતા અને ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો જેવા મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, અને પ્રભાવિત પરિબળો અને કાયદાઓનું સંશોધન કરવામાં આવ્યું હતું. HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ રિવર્સ્ડ-ફેઝ જેલ કોમ્પ્લેક્સ સિસ્ટમના તબક્કા સંક્રમણ, સુસંગતતા અને તબક્કાના વિભાજનનો વ્યવસ્થિત રીતે અભ્યાસ કરો, તેના પ્રભાવિત પરિબળો અને મિકેનિઝમ્સનું અન્વેષણ કરો અને માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજિકલ માળખું અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત કરો. સંયુક્ત સામગ્રીના ગુણધર્મોને નિયંત્રિત કરવા માટે સંયુક્ત સિસ્ટમની મોર્ફોલોજિકલ રચના અને સુસંગતતાનો ઉપયોગ થાય છે.

1.5.3 સંશોધન સામગ્રી

અપેક્ષિત સંશોધન હેતુ હાંસલ કરવા માટે, આ પેપર નીચેના સંશોધન કરશે:

(1) HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ રિવર્સ્ડ-ફેઝ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનું નિર્માણ કરો, અને સંયોજન દ્રાવણના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવા માટે રિઓમીટરનો ઉપયોગ કરો, ખાસ કરીને એકાગ્રતા, સંયોજન ગુણોત્તર અને શીયર રેટની સ્નિગ્ધતા અને પ્રવાહ સૂચકાંક પરની અસરો. સંયોજન સિસ્ટમ. થિક્સોટ્રોપી અને થિક્સોટ્રોપી જેવા રિઓલોજિકલ ગુણધર્મોના પ્રભાવ અને કાયદાની તપાસ કરવામાં આવી હતી, અને ઠંડા અને ગરમ સંયુક્ત જેલની રચનાની પદ્ધતિની પ્રાથમિક રીતે શોધ કરવામાં આવી હતી.

(2) HPMC/HPS ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મ તૈયાર કરવામાં આવી હતી, અને સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ દરેક ઘટકના આંતરિક ગુણધર્મોના પ્રભાવ અને સંયુક્ત ફિલ્મના માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી પર રચના ગુણોત્તરનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો; યાંત્રિક ગુણધર્મ પરીક્ષકનો ઉપયોગ દરેક ઘટકના આંતરિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, સંયુક્ત ફિલ્મની રચના સંયુક્ત ફિલ્મના યાંત્રિક ગુણધર્મો પર ગુણોત્તર અને પર્યાવરણીય સંબંધિત ભેજનો પ્રભાવ; ઓક્સિજન ટ્રાન્સમિશન રેટ ટેસ્ટર અને યુવી-વિસ સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટરનો ઉપયોગ ઘટકોના આંતરિક ગુણધર્મોની અસરો અને સંયુક્ત ફિલ્મના ઓક્સિજન અને પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશન ગુણધર્મો પર સંયોજન ગુણોત્તરનો અભ્યાસ કરવા માટે HPMC/HPS કોલ્ડ-ની સુસંગતતા અને તબક્કા અલગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી, થર્મોગ્રાવિમેટ્રિક વિશ્લેષણ અને ગતિશીલ થર્મોમેકેનિકલ વિશ્લેષણ સ્કેનિંગ દ્વારા હોટ ઇન્વર્સ જેલ સંયુક્ત સિસ્ટમનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.

(3) HPMC/HPS કોલ્ડ-હોટ ઇન્વર્સ જેલ કોમ્પોઝિટ સિસ્ટમના માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી અને યાંત્રિક ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત થયો હતો. HPMC/HPS ની ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મ તૈયાર કરવામાં આવી હતી, અને નમૂનાના તબક્કાના વિતરણ અને તબક્કાના સંક્રમણ પર સંયોજન સાંદ્રતા અને સંયોજન ગુણોત્તરના પ્રભાવનો ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ અને આયોડિન ડાઇંગ પદ્ધતિ દ્વારા અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો; નમૂનાઓના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશન ગુણધર્મો પર સંયોજન સાંદ્રતા અને સંયોજન ગુણોત્તરનો પ્રભાવ નિયમ સ્થાપિત કરવામાં આવ્યો હતો. HPMC/HPS કોલ્ડ-હોટ ઇન્વર્સ જેલ કોમ્પોઝિટ સિસ્ટમના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને યાંત્રિક ગુણધર્મો વચ્ચેના સંબંધની તપાસ કરવામાં આવી હતી.

(4) Rheological ગુણધર્મો અને HPMC/HPS કોલ્ડ-હોટ રિવર્સ્ડ-ફેઝ જેલ કોમ્પોઝિટ સિસ્ટમના જેલ ગુણધર્મો પર HPS અવેજીની ડિગ્રીની અસરો. HPS અવેજીની ડિગ્રી, શીયર રેટ અને કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના સ્નિગ્ધતા અને અન્ય રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો પરના તાપમાનની અસરો, તેમજ જેલ સંક્રમણ બિંદુ, મોડ્યુલસ ફ્રીક્વન્સી ડિપેન્ડન્સ અને અન્ય જેલ ગુણધર્મો અને તેમના નિયમોનો રિઓમીટરનો ઉપયોગ કરીને અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. આયોડિન સ્ટેનિંગ દ્વારા નમૂનાઓના તાપમાન-આધારિત તબક્કાના વિતરણ અને તબક્કાના સંક્રમણનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, અને HPMC/HPS કોલ્ડ-હોટ રિવર્સ્ડ-ફેઝ જેલ કોમ્પ્લેક્સ સિસ્ટમની જીલેશન પદ્ધતિ વર્ણવવામાં આવી હતી.

(5) મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો અને HPMC/HPS કોલ્ડ-હોટ રિવર્સ્ડ-ફેઝ જેલ કમ્પોઝિટ સિસ્ટમની સુસંગતતા પર HPS ના રાસાયણિક બંધારણમાં ફેરફારની અસરો. HPMC/HPS ની ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મ તૈયાર કરવામાં આવી હતી, અને સંયુક્ત ફિલ્મના ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર અને માઇક્રો-ડોમેન સ્ટ્રક્ચર પર HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીની અસરનો અભ્યાસ સિંક્રોટ્રોન રેડિયેશન સ્મોલ-એંગલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગ ટેકનોલોજી દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો. મિકેનિકલ પ્રોપર્ટી ટેસ્ટર દ્વારા સંયુક્ત પટલના યાંત્રિક ગુણધર્મો પર HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના પ્રભાવના કાયદાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો; ઓક્સિજન અભેદ્યતા પરીક્ષક દ્વારા સંયુક્ત પટલની ઓક્સિજન અભેદ્યતા પર HPS અવેજી ડિગ્રીના પ્રભાવના કાયદાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો; HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મોની થર્મલ સ્થિરતા પર જૂથ અવેજી ડિગ્રીનો HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ પ્રભાવ.

પ્રકરણ 2 HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનો રિઓલોજિકલ અભ્યાસ

કુદરતી પોલિમર આધારિત ખાદ્ય ફિલ્મો પ્રમાણમાં સરળ ભીની પદ્ધતિ [321] દ્વારા તૈયાર કરી શકાય છે. પ્રથમ, પોલિમરને પ્રવાહી તબક્કામાં ઓગળવામાં આવે છે અથવા વિખેરાઈને ખાદ્ય ફિલ્મ-રચના પ્રવાહી અથવા ફિલ્મ-રચના સસ્પેન્શન તૈયાર કરવામાં આવે છે, અને પછી દ્રાવકને દૂર કરીને કેન્દ્રિત કરવામાં આવે છે. અહીં, ઓપરેશન સામાન્ય રીતે સહેજ ઊંચા તાપમાને સૂકવીને કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે પ્રીપેકેજ્ડ ખાદ્ય ફિલ્મો બનાવવા માટે થાય છે, અથવા ઉત્પાદનને ડૂબકી, બ્રશ અથવા છંટકાવ દ્વારા ફિલ્મ-રચના ઉકેલ સાથે સીધું કોટ કરવા માટે થાય છે. ખાદ્ય ફિલ્મ પ્રોસેસિંગની ડિઝાઇન માટે ફિલ્મ-રચના પ્રવાહીના ચોક્કસ રેયોલોજિકલ ડેટાના સંપાદનની જરૂર છે, જે ખાદ્ય પેકેજિંગ ફિલ્મો અને કોટિંગ્સ [322] ના ઉત્પાદન ગુણવત્તા નિયંત્રણ માટે ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે.

HPMC એ થર્મલ એડહેસિવ છે, જે ઊંચા તાપમાને જેલ બનાવે છે અને નીચા તાપમાને સોલ્યુશન સ્થિતિમાં હોય છે. આ થર્મલ જેલ ગુણધર્મ નીચા તાપમાને તેની સ્નિગ્ધતા ખૂબ જ નીચા બનાવે છે, જે ડિપિંગ, બ્રશિંગ અને ડિપિંગ જેવી ચોક્કસ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ માટે અનુકૂળ નથી. કામગીરી, નીચા તાપમાને નબળી પ્રક્રિયાક્ષમતા પરિણમે છે. તેનાથી વિપરીત, એચપીએસ એ કોલ્ડ જેલ છે, નીચા તાપમાને ચીકણું જેલ સ્થિતિ અને ઉચ્ચ તાપમાન છે. ઓછી સ્નિગ્ધતા ઉકેલ રાજ્ય. તેથી, બંનેના સંયોજન દ્વારા, HPMC ના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો જેમ કે નીચા તાપમાને સ્નિગ્ધતા ચોક્કસ હદ સુધી સંતુલિત થઈ શકે છે.

આ પ્રકરણ HPMC/HPS કોલ્ડ-હોટ ઇન્વર્સ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતા, ફ્લો ઇન્ડેક્સ અને થિક્સોટ્રોપી જેવા રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો પર સોલ્યુશન સાંદ્રતા, સંયોજન ગુણોત્તર અને તાપમાનની અસરો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. વધારાના નિયમનો ઉપયોગ પ્રારંભિક રીતે સંયોજન સિસ્ટમની સુસંગતતાની ચર્ચા કરવા માટે થાય છે.

2.2 પ્રાયોગિક પદ્ધતિ

2.2.1 HPMC/HPS સંયોજન ઉકેલની તૈયારી

પ્રથમ HPMC અને HPS સૂકા પાવડરનું વજન કરો અને 15% (w/w) સાંદ્રતા અને 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10 ના વિવિધ ગુણોત્તર અનુસાર મિશ્રણ કરો; પછી 70 °C પાણીમાં ઉમેરો, HPMC ને સંપૂર્ણ રીતે વિખેરવા માટે 120 rpm/min પર 30 મિનિટ માટે ઝડપથી હલાવો; પછી સોલ્યુશનને 95 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી ઉપર ગરમ કરો, એચપીએસને સંપૂર્ણપણે જિલેટીનાઇઝ કરવા માટે તે જ ઝડપે 1 કલાક માટે ઝડપથી હલાવો; જિલેટીનાઇઝેશન પૂર્ણ થયું તે પછી, સોલ્યુશનનું તાપમાન ઝડપથી 70 °C સુધી ઘટાડ્યું, અને HPMC 40 મિનિટ માટે 80 rpm/મિનિટની ધીમી ગતિએ હલાવવાથી સંપૂર્ણપણે ઓગળી ગયું. (આ લેખમાં તમામ w/w છે: નમૂના/કુલ ઉકેલ સમૂહનો શુષ્ક આધાર).

2.2.2 HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો

2.2.2.1 રેયોલોજિકલ વિશ્લેષણનો સિદ્ધાંત

રોટેશનલ રિઓમીટર ઉપર અને નીચે સમાંતર ક્લેમ્પ્સની જોડીથી સજ્જ છે, અને ક્લેમ્પ્સ વચ્ચેની સંબંધિત ગતિ દ્વારા સરળ શીયર ફ્લો અનુભવી શકાય છે. રિઓમીટરનું સ્ટેપ મોડ, ફ્લો મોડ અને ઓસિલેશન મોડમાં પરીક્ષણ કરી શકાય છે: સ્ટેપ મોડમાં, રિઓમીટર નમૂના પર ક્ષણિક તાણ લાગુ કરી શકે છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે નમૂનાના ક્ષણિક લાક્ષણિકતા પ્રતિભાવ અને સ્થિર-સ્થિતિ સમયને ચકાસવા માટે થાય છે. મૂલ્યાંકન અને વિસ્કોએલાસ્ટિક પ્રતિભાવ જેમ કે તણાવમાં રાહત, સળવળવું અને પુનઃપ્રાપ્તિ; ફ્લો મોડમાં, રિઓમીટર નમૂના પર રેખીય તાણ લાગુ કરી શકે છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે શીયર રેટ પર નમૂનાની સ્નિગ્ધતા અને તાપમાન અને થિક્સોટ્રોપી પર સ્નિગ્ધતાની અવલંબનને ચકાસવા માટે થાય છે; ઓસિલેશન મોડમાં, રિઓમીટર સિનુસોઈડલ વૈકલ્પિક ઓસીલેટીંગ સ્ટ્રેસ પેદા કરી શકે છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે રેખીય વિસ્કોઈલાસ્ટિક પ્રદેશના નિર્ધારણ, થર્મલ સ્થિરતા મૂલ્યાંકન અને નમૂનાના જીલેશન તાપમાન માટે થાય છે.

2.2.2.2 ફ્લો મોડ ટેસ્ટ પદ્ધતિ

40 મીમીના વ્યાસ સાથે સમાંતર પ્લેટ ફિક્સ્ચરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, અને પ્લેટનું અંતર 0.5 મીમી પર સેટ કરવામાં આવ્યું હતું.

1. સમય સાથે સ્નિગ્ધતા બદલાય છે. પરીક્ષણ તાપમાન 25 °C હતું, શીયર રેટ 800 s-1 હતો, અને પરીક્ષણ સમય 2500 s હતો.

2. શીયર રેટ સાથે સ્નિગ્ધતા બદલાય છે. પરીક્ષણ તાપમાન 25 °C, પ્રી-શીયર રેટ 800 s-1, પ્રી-શીયર સમય 1000 s; શીયર રેટ 10²-10³s.

શીયર સ્ટ્રેસ (τ) અને શીયર રેટ (γ) ઓસ્ટવાલ્ડ-ડી વેલે પાવર લોને અનુસરે છે:

̇τ=K.γ n (2-1)

જ્યાં τ શીયર સ્ટ્રેસ છે, Pa;

γ એ શીયર રેટ છે, s-1;

n એ લિક્વિડિટી ઇન્ડેક્સ છે;

K એ સ્નિગ્ધતા ગુણાંક છે, Pa·sn.

સ્નિગ્ધતા વચ્ચેનો સંબંધ (ŋ) પોલિમર સોલ્યુશન અને શીયર રેટ (γ) કેરેન મોડ્યુલસ દ્વારા ફીટ કરી શકાય છે:

તેમની વચ્ચે,ŋ0શીયર સ્નિગ્ધતા, Pa s;

ŋ∞અનંત શીયર સ્નિગ્ધતા છે, Pa s;

λ આરામનો સમય છે, s;

n એ શીયર થિનિંગ ઇન્ડેક્સ છે;

3. થ્રી-સ્ટેજ થિક્સોટ્રોપી ટેસ્ટ પદ્ધતિ. પરીક્ષણ તાપમાન 25 °C છે, a. સ્થિર સ્ટેજ, શીયર રેટ 1 s-1 છે, અને ટેસ્ટ સમય 50 s છે; b શીયર સ્ટેજ, શીયર રેટ 1000 s-1 છે, અને ટેસ્ટ સમય 20 s છે; c સ્ટ્રક્ચર પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયા, શીયર રેટ 1 s-1 છે, અને પરીક્ષણ સમય 250 s છે.

બંધારણ પુનઃપ્રાપ્તિની પ્રક્રિયામાં, વિવિધ પુનઃપ્રાપ્તિ સમય પછી બંધારણની પુનઃપ્રાપ્તિ ડિગ્રી સ્નિગ્ધતાના પુનઃપ્રાપ્તિ દર દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:

DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100%

તેમની વચ્ચે,ŋt એ માળખાકીય પુનઃપ્રાપ્તિ સમયે સ્નિગ્ધતા છે ts, Pa s;

hŋપ્રથમ તબક્કાના અંતે સ્નિગ્ધતા છે, Pa s.

2.3 પરિણામો અને ચર્ચા

2.3.1 કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો પર શીયર સમયની અસર

સતત શીયર રેટ પર, દેખીતી સ્નિગ્ધતા વધતા શીયર સમય સાથે વિવિધ વલણો બતાવી શકે છે. આકૃતિ 2-1 HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં સમય વિરુદ્ધ સ્નિગ્ધતાનો લાક્ષણિક વળાંક દર્શાવે છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે શીરીંગ સમયના વિસ્તરણ સાથે, દેખીતી સ્નિગ્ધતા સતત ઘટતી જાય છે. જ્યારે શિયરિંગનો સમય લગભગ 500 સે સુધી પહોંચે છે, ત્યારે સ્નિગ્ધતા સ્થિર સ્થિતિમાં પહોંચે છે, જે સૂચવે છે કે હાઇ-સ્પીડ શીયરિંગ હેઠળ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતા ચોક્કસ મૂલ્ય ધરાવે છે. સમયની અવલંબન, એટલે કે, થિક્સોટ્રોપી ચોક્કસ સમય મર્યાદામાં પ્રદર્શિત થાય છે.

તેથી, શીયર રેટ સાથે કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતાના વિવિધતા કાયદાનો અભ્યાસ કરતી વખતે, વાસ્તવિક સ્ટેડી-સ્ટેટ શીયર ટેસ્ટ પહેલાં, સંયોજન સિસ્ટમ પર થિક્સોટ્રોપીના પ્રભાવને દૂર કરવા માટે હાઇ-સ્પીડ પ્રી-શીયરિંગનો ચોક્કસ સમયગાળો જરૂરી છે. . આમ, એક પરિબળ તરીકે શીયર રેટ સાથે સ્નિગ્ધતા વિવિધતાનો કાયદો પ્રાપ્ત થાય છે. આ પ્રયોગમાં, બધા નમૂનાઓની સ્નિગ્ધતા સમય સાથે 800 1/s ના ઊંચા શીયર દરે 1000 સે પહેલા સ્થિર સ્થિતિમાં પહોંચી હતી, જે અહીં દર્શાવવામાં આવી નથી. તેથી, ભાવિ પ્રાયોગિક ડિઝાઇનમાં, તમામ નમૂનાઓની થિક્સોટ્રોપીની અસરને દૂર કરવા માટે 800 1/s ના ઊંચા શીયર દરે 1000 સેકન્ડ માટે પ્રી-શીયરિંગ અપનાવવામાં આવ્યું હતું.

2.3.2 સંયોજન પ્રણાલીના rheological ગુણધર્મો પર એકાગ્રતાની અસર

સામાન્ય રીતે, પોલિમર સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતા સોલ્યુશનની સાંદ્રતામાં વધારો સાથે વધે છે. આકૃતિ 2-2 HPMC/HPS ફોર્મ્યુલેશનની સ્નિગ્ધતાની શીયર રેટ અવલંબન પર એકાગ્રતાની અસર દર્શાવે છે. આકૃતિમાંથી, આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે સમાન શીયર રેટ પર, સોલ્યુશનની સાંદ્રતામાં વધારો સાથે સંયોજન સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતા ધીમે ધીમે વધે છે. વિવિધ સાંદ્રતા સાથે HPMC/HPS સંયોજન ઉકેલોની સ્નિગ્ધતા શીયર રેટના વધારા સાથે ધીમે ધીમે ઘટતી જાય છે, જે સ્પષ્ટ શીયર પાતળા થવાની ઘટના દર્શાવે છે, જે દર્શાવે છે કે વિવિધ સાંદ્રતાવાળા સંયોજન ઉકેલો સ્યુડોપ્લાસ્ટિક પ્રવાહીના છે. જો કે, સ્નિગ્ધતાની શીયર રેટ અવલંબન એ ઉકેલની સાંદ્રતામાં ફેરફાર સાથે એક અલગ વલણ દર્શાવ્યું હતું. જ્યારે સોલ્યુશનની સાંદ્રતા ઓછી હોય છે, ત્યારે સંયુક્ત દ્રાવણની શીયર પાતળા થવાની ઘટના નાની હોય છે; સોલ્યુશનની સાંદ્રતામાં વધારો સાથે, સંયુક્ત દ્રાવણની શીયર પાતળા થવાની ઘટના વધુ સ્પષ્ટ છે.

2.3.2.1 કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની શૂન્ય શીયર સ્નિગ્ધતા પર એકાગ્રતાની અસર

વિવિધ સાંદ્રતા પર કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના સ્નિગ્ધતા-શીયર રેટ વણાંકો કેરેન મોડેલ દ્વારા ફીટ કરવામાં આવ્યા હતા, અને સંયોજન દ્રાવણની શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતા એક્સ્ટ્રાપોલેટેડ હતી (0.9960 <R₂< 0.9997). શૂન્ય શીયર સ્નિગ્ધતા અને સાંદ્રતા વચ્ચેના સંબંધનો અભ્યાસ કરીને સંયોજન દ્રાવણની સ્નિગ્ધતા પર એકાગ્રતાની અસરનો વધુ અભ્યાસ કરી શકાય છે. આકૃતિ 2-3 થી, તે જોઈ શકાય છે કે શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતા અને સંયોજન સોલ્યુશનની સાંદ્રતા વચ્ચેનો સંબંધ પાવર કાયદાને અનુસરે છે:

જ્યાં k અને m સ્થિર છે.

ડબલ લઘુગણક સંકલનમાં, ઢાળ m ની તીવ્રતાના આધારે, તે જોઈ શકાય છે કે સાંદ્રતા પરની અવલંબન બે અલગ-અલગ વલણો રજૂ કરે છે. ડીઓ-એડવર્ડ્સ થિયરી અનુસાર, ઓછી સાંદ્રતા પર, ઢોળાવ વધારે છે (m = 11.9, R2 = 0.9942), જે મંદ દ્રાવણથી સંબંધિત છે; જ્યારે ઉચ્ચ સાંદ્રતા પર, ઢાળ પ્રમાણમાં ઓછી હોય છે (m = 2.8, R2 = 0.9822), જે પેટા-કેન્દ્રિત દ્રાવણથી સંબંધિત છે. તેથી, સંયોજન સિસ્ટમની નિર્ણાયક સાંદ્રતા C* આ બે પ્રદેશોના જંકશન દ્વારા 8% હોવાનું નક્કી કરી શકાય છે. વિવિધ રાજ્યો અને દ્રાવણમાં પોલિમરની સાંદ્રતા વચ્ચેના સામાન્ય સંબંધ અનુસાર, નીચા તાપમાનના દ્રાવણમાં HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનું મોલેક્યુલર સ્ટેટ મોડલ પ્રસ્તાવિત છે, જે આકૃતિ 2-3 માં બતાવેલ છે.

એચપીએસ એ કોલ્ડ જેલ છે, તે નીચા તાપમાને જેલની સ્થિતિ છે, અને તે ઉચ્ચ તાપમાને ઉકેલની સ્થિતિ છે. પરીક્ષણ તાપમાન (25 °C) પર, HPS એ જેલ સ્થિતિ છે, જે આકૃતિમાં વાદળી નેટવર્ક વિસ્તારમાં બતાવેલ છે; તેનાથી વિપરિત, HPMC એ ગરમ જેલ છે, પરીક્ષણ તાપમાન પર, તે લાલ રેખા પરમાણુમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઉકેલની સ્થિતિમાં છે.

C < C* ના મંદ દ્રાવણમાં, HPMC મોલેક્યુલર સાંકળો મુખ્યત્વે સ્વતંત્ર સાંકળ માળખા તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે, અને બાકાત કરેલ વોલ્યુમ સાંકળોને એકબીજાથી અલગ બનાવે છે; વધુમાં, HPS જેલ તબક્કો થોડા HPMC પરમાણુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને સંપૂર્ણ રચના કરે છે. આકૃતિ 2-2a માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ફોર્મ અને HPMC સ્વતંત્ર પરમાણુ સાંકળો એકબીજાથી અલગ અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

વધતી સાંદ્રતા સાથે, સ્વતંત્ર પરમાણુ સાંકળો અને તબક્કાના પ્રદેશો વચ્ચેનું અંતર ધીમે ધીમે ઘટતું ગયું. જ્યારે નિર્ણાયક સાંદ્રતા C* પર પહોંચી જાય છે, ત્યારે HPS જેલ તબક્કા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા HPMC પરમાણુઓ ધીમે ધીમે વધે છે, અને સ્વતંત્ર HPMC મોલેક્યુલર સાંકળો એકબીજા સાથે જોડાવા લાગે છે, HPS તબક્કાને જેલ કેન્દ્ર તરીકે બનાવે છે, અને HPMC મોલેક્યુલર સાંકળો એકબીજા સાથે જોડાયેલી હોય છે. અને એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે. માઇક્રોજેલ સ્થિતિ આકૃતિ 2-2b માં બતાવવામાં આવી છે.

એકાગ્રતાના વધુ વધારા સાથે, C > C*, HPS જેલ તબક્કાઓ વચ્ચેનું અંતર વધુ ઘટે છે, અને ફસાઈ ગયેલી HPMC પોલિમર સાંકળો અને HPS તબક્કાનો પ્રદેશ વધુ જટિલ બને છે અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વધુ તીવ્ર બને છે, તેથી ઉકેલ વર્તન દર્શાવે છે. પોલિમર મેલ્ટની જેમ, ફિગ 2-2c માં બતાવ્યા પ્રમાણે.

2.3.2.2 સંયોજન સિસ્ટમના પ્રવાહી વર્તન પર એકાગ્રતાની અસર

Ostwald-de Waele પાવર લો (સૂત્ર (2-1) જુઓ) નો ઉપયોગ વિવિધ સાંદ્રતા સાથે કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના શીયર સ્ટ્રેસ અને શીયર રેટ વળાંકો (ટેક્સ્ટમાં બતાવેલ નથી) ફિટ કરવા માટે થાય છે, અને ફ્લો ઈન્ડેક્સ n અને સ્નિગ્ધતા ગુણાંક. K મેળવી શકાય છે. , ફિટિંગ પરિણામ કોષ્ટક 2-1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે છે.

કોષ્ટક 2-1 ફ્લો બિહેવિયર ઇન્ડેક્સ (n) અને HPS/HPMC સોલ્યુશનનું પ્રવાહી સુસંગતતા સૂચકાંક (K) 25 °C પર વિવિધ સાંદ્રતા સાથે

ન્યુટોનિયન પ્રવાહીનો પ્રવાહ ઘાતાંક n = 1 છે, સ્યુડોપ્લાસ્ટિક પ્રવાહીનો પ્રવાહ ઘાતાંક n < 1 છે, અને n 1 થી વધુ વિચલિત થાય છે, પ્રવાહીની સ્યુડોપ્લાસ્ટીસીટી વધુ મજબૂત થાય છે, અને પ્રસારિત પ્રવાહીનો પ્રવાહ ઘાતાંક n > 1 છે. તે કોષ્ટક 2-1 પરથી જોઈ શકાય છે કે વિવિધ સાંદ્રતાવાળા સંયોજન ઉકેલોના n મૂલ્યો 1 કરતા ઓછા છે, જે સૂચવે છે કે સંયોજન ઉકેલો બધા સ્યુડોપ્લાસ્ટિક પ્રવાહી છે. ઓછી સાંદ્રતા પર, પુનઃરચિત દ્રાવણનું n મૂલ્ય 0 ની નજીક છે, જે સૂચવે છે કે ઓછી સાંદ્રતા સંયોજન દ્રાવણ ન્યુટોનિયન પ્રવાહીની નજીક છે, કારણ કે ઓછી સાંદ્રતાવાળા સંયોજન દ્રાવણમાં, પોલિમર સાંકળો એકબીજાથી સ્વતંત્ર રીતે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. સોલ્યુશનની સાંદ્રતાના વધારા સાથે, સંયોજન પ્રણાલીના n મૂલ્યમાં ધીમે ધીમે ઘટાડો થયો, જે દર્શાવે છે કે સાંદ્રતામાં વધારો એ સંયોજન દ્રાવણના સ્યુડોપ્લાસ્ટિક વર્તનમાં વધારો કરે છે. HPS તબક્કાની વચ્ચે અને તેની સાથે ગૂંચવણ જેવી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ થઈ હતી, અને તેનું પ્રવાહ વર્તન પોલિમર મેલ્ટની નજીક હતું.

ઓછી સાંદ્રતા પર, સંયોજન પ્રણાલીનો સ્નિગ્ધતા ગુણાંક K નાનો હોય છે (C <8%, K <1 Pa·sn), અને સાંદ્રતામાં વધારો સાથે, સંયોજન પ્રણાલીનું K મૂલ્ય ધીમે ધીમે વધે છે, જે દર્શાવે છે કે સ્નિગ્ધતા કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં ઘટાડો થયો છે, જે શૂન્ય શીયર સ્નિગ્ધતાની સાંદ્રતા અવલંબન સાથે સુસંગત છે.

2.3.3 સંયોજન પ્રણાલીના rheological ગુણધર્મો પર સંયોજન ગુણોત્તરનો પ્રભાવ

ફિગ. 2-4 HPMC/HPS સોલ્યુશનનો સ્નિગ્ધતા વિ. શીયર રેટ 25 °C પર વિવિધ મિશ્રણ ગુણોત્તર સાથે

કોષ્ટક 2-2 ફ્લો બિહેવિયર ઇન્ડેક્સ (n) અને HPS/HPMC સોલ્યુશનનો પ્રવાહી સુસંગતતા સૂચકાંક (K) 25 ° પર વિવિધ મિશ્રણ ગુણોત્તર સાથે

આંકડા 2-4 HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડિંગ સોલ્યુશન સ્નિગ્ધતાની શીયર રેટ અવલંબન પર સંયોજન ગુણોત્તરની અસર દર્શાવે છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે નીચા HPS સામગ્રી (HPS < 20%) સાથે કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતા શીયર રેટના વધારા સાથે નોંધપાત્ર રીતે બદલાતી નથી, મુખ્યત્વે કારણ કે ઓછી HPS સામગ્રી સાથે સંયોજન સિસ્ટમમાં, HPMC સોલ્યુશન સ્થિતિમાં નીચા તાપમાને સતત તબક્કો છે; ઉચ્ચ એચપીએસ સામગ્રી સાથેની કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતા ધીમે ધીમે શીયર રેટના વધારા સાથે ઘટતી જાય છે, સ્પષ્ટ શીયર પાતળા થવાની ઘટના દર્શાવે છે, જે સૂચવે છે કે સંયોજન દ્રાવણ સ્યુડોપ્લાસ્ટિક પ્રવાહી છે. સમાન શીયર રેટ પર, HPS સામગ્રીના વધારા સાથે સંયોજન દ્રાવણની સ્નિગ્ધતા વધે છે, જેનું મુખ્ય કારણ છે કે HPS નીચા તાપમાને વધુ ચીકણું જેલ સ્થિતિમાં છે.

વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર, પ્રવાહ ઘાતાંક n અને સ્નિગ્ધતા ગુણાંક સાથે સંયોજન પ્રણાલીઓના શીયર સ્ટ્રેસ-શીયર રેટ વળાંકો (ટેક્સ્ટમાં દર્શાવ્યા નથી) ફિટ કરવા માટે ઓસ્ટવાલ્ડ-ડી વેલે પાવર લો (સૂત્ર (2-1) જુઓ) નો ઉપયોગ કરીને K, ફિટિંગ પરિણામો કોષ્ટક 2-2 માં દર્શાવેલ છે. તે ટેબલ પરથી જોઈ શકાય છે કે 0.9869 < R2 < 0.9999, ફિટિંગ પરિણામ વધુ સારું છે. HPS સામગ્રીના વધારા સાથે કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનો ફ્લો ઇન્ડેક્સ n ધીમે ધીમે ઘટતો જાય છે, જ્યારે સ્નિગ્ધતા ગુણાંક K HPS સામગ્રીના વધારા સાથે ધીમે ધીમે વધતા વલણને દર્શાવે છે, જે દર્શાવે છે કે HPS ના ઉમેરાથી સંયોજન દ્રાવણ વધુ ચીકણું બને છે અને પ્રવાહ મુશ્કેલ બને છે. . આ વલણ ઝાંગના સંશોધન પરિણામો સાથે સુસંગત છે, પરંતુ સમાન સંયોજન ગુણોત્તર માટે, સંયુક્ત દ્રાવણનું n મૂલ્ય ઝાંગના પરિણામ [305] કરતા વધારે છે, જેનું મુખ્ય કારણ છે કે થિક્સોટ્રોપીની અસરને દૂર કરવા માટે આ પ્રયોગમાં પ્રી-શીયરિંગ કરવામાં આવ્યું હતું. દૂર કરવામાં આવે છે; ઝાંગ પરિણામ એ થિક્સોટ્રોપી અને શીયર રેટની સંયુક્ત ક્રિયાનું પરિણામ છે; આ બે પદ્ધતિઓના વિભાજન વિશે પ્રકરણ 5 માં વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવશે.

2.3.3.1 કમ્પાઉન્ડિંગ સિસ્ટમની શૂન્ય શીયર સ્નિગ્ધતા પર સંયોજન ગુણોત્તરનો પ્રભાવ

સજાતીય પોલિમર કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો અને સિસ્ટમમાંના ઘટકોના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ લઘુગણક સમીકરણ નિયમને અનુરૂપ છે. બે ઘટક સંયોજન સિસ્ટમ માટે, સંયોજન સિસ્ટમ અને દરેક ઘટક વચ્ચેના સંબંધને નીચેના સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે:

તેમાંથી, એફ એ જટિલ સિસ્ટમનું રિઓલોજિકલ પ્રોપર્ટી પેરામીટર છે;

F1, F2 અનુક્રમે ઘટક 1 અને ઘટક 2 ના રેયોલોજિકલ પરિમાણો છે;

∅1 અને ∅2 એ અનુક્રમે ઘટક 1 અને ઘટક 2 ના સમૂહ અપૂર્ણાંક છે, અને ∅1 ∅2.

તેથી, વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર સાથે સંયોજન કર્યા પછી સંયોજન સિસ્ટમની શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતા અનુરૂપ અનુમાનિત મૂલ્યની ગણતરી કરવા માટે લઘુગણક સમીકરણ સિદ્ધાંત અનુસાર ગણતરી કરી શકાય છે. વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર સાથે સંયોજન ઉકેલોના પ્રાયોગિક મૂલ્યો હજુ પણ સ્નિગ્ધતા-શીયર રેટ વળાંકના કેરેન ફિટિંગ દ્વારા એક્સ્ટ્રાપોલેટેડ હતા. વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર સાથે HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની શૂન્ય શીયર સ્નિગ્ધતાના અનુમાનિત મૂલ્યને પ્રાયોગિક મૂલ્ય સાથે સરખાવવામાં આવે છે, આકૃતિ 2-5 માં બતાવ્યા પ્રમાણે.

આકૃતિમાં ડોટેડ લાઇનનો ભાગ લોગરીધમિક સરવાળા નિયમ દ્વારા મેળવેલ સંયોજન સોલ્યુશનના શૂન્ય શીયર સ્નિગ્ધતાનું અનુમાનિત મૂલ્ય છે, અને ડોટેડ રેખા ગ્રાફ એ વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર સાથે સંયોજન સિસ્ટમનું પ્રાયોગિક મૂલ્ય છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે સંયોજન દ્રાવણનું પ્રાયોગિક મૂલ્ય સંયોજન નિયમની તુલનામાં ચોક્કસ હકારાત્મક-નકારાત્મક-વિચલન દર્શાવે છે, જે દર્શાવે છે કે સંયોજન સિસ્ટમ થર્મોડાયનેમિક સુસંગતતા પ્રાપ્ત કરી શકતી નથી, અને સંયોજન સિસ્ટમ સતત તબક્કા-વિક્ષેપ છે. નીચા તાપમાન બે-તબક્કાની સિસ્ટમની "સમુદ્ર-ટાપુ" માળખું; અને HPMC/HPS સંયોજન ગુણોત્તરમાં સતત ઘટાડા સાથે, કમ્પાઉન્ડિંગ રેશિયો 4:6 થયા પછી કમ્પાઉન્ડિંગ સિસ્ટમનો સતત તબક્કો બદલાઈ ગયો. પ્રકરણમાં સંશોધનની વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવી છે.

આકૃતિ પરથી તે સ્પષ્ટપણે જોઈ શકાય છે કે જ્યારે HPMC/HPS સંયોજન ગુણોત્તર મોટો હોય છે, ત્યારે સંયોજન પ્રણાલીમાં નકારાત્મક વિચલન હોય છે, જેનું કારણ એ હોઈ શકે છે કે ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતાવાળા HPS વિખરાયેલા તબક્કાની અવસ્થામાં નીચલા સ્નિગ્ધતા HPMC સતત તબક્કાના મધ્યમાં વિતરિત થાય છે. . HPS સામગ્રીના વધારા સાથે, સંયોજન પ્રણાલીમાં સકારાત્મક વિચલન છે, જે સૂચવે છે કે આ સમયે સંયોજન સિસ્ટમમાં સતત તબક્કામાં સંક્રમણ થાય છે. ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા ધરાવતું HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનો સતત તબક્કો બની જાય છે, જ્યારે HPMC વધુ સમાન સ્થિતિમાં HPSના સતત તબક્કામાં વિખેરાઈ જાય છે.

2.3.3.2 સંયોજન પ્રણાલીના પ્રવાહી વર્તન પર સંયોજન ગુણોત્તરનો પ્રભાવ

આકૃતિઓ 2-6 HPS સામગ્રીના કાર્ય તરીકે સંયોજન સિસ્ટમના પ્રવાહ સૂચકાંક n દર્શાવે છે. ફ્લો ઇન્ડેક્સ n એ લોગ-લૉગરિધમિક કોઓર્ડિનેટમાંથી ફીટ થયેલ હોવાથી, n અહીં એક રેખીય સરવાળો છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે HPS સામગ્રીના વધારા સાથે, કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનો ફ્લો ઇન્ડેક્સ n ધીમે ધીમે ઘટતો જાય છે, જે દર્શાવે છે કે HPS સંયોજન દ્રાવણના ન્યૂટોનિયન પ્રવાહી ગુણધર્મોને ઘટાડે છે અને તેના સ્યુડોપ્લાસ્ટિક પ્રવાહી વર્તનને સુધારે છે. નીચલા ભાગમાં ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા સાથે જેલ સ્થિતિ છે. આકૃતિ પરથી તે પણ જોઈ શકાય છે કે કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના ફ્લો ઇન્ડેક્સ અને HPS ની સામગ્રી વચ્ચેનો સંબંધ રેખીય સંબંધને અનુરૂપ છે (R2 0.98062 છે), આ બતાવે છે કે સંયોજન સિસ્ટમમાં સારી સુસંગતતા છે.

2.3.3.3 સંયોજન પદ્ધતિના સ્નિગ્ધતા ગુણાંક પર સંયોજન ગુણોત્તરનો પ્રભાવ

આકૃતિ 2-7 HPS સામગ્રીના કાર્ય તરીકે સંયોજન ઉકેલના સ્નિગ્ધતા ગુણાંક K બતાવે છે. આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે શુદ્ધ HPMC નું K મૂલ્ય ખૂબ જ નાનું છે, જ્યારે શુદ્ધ HPS નું K મૂલ્ય સૌથી મોટું છે, જે HPMC અને HPS ના જેલ ગુણધર્મો સાથે સંબંધિત છે, જે અનુક્રમે સોલ્યુશન અને જેલ સ્થિતિમાં છે. નીચા તાપમાન. જ્યારે ઓછી સ્નિગ્ધતા ઘટકની સામગ્રી વધારે હોય છે, એટલે કે જ્યારે HPS ની સામગ્રી ઓછી હોય છે, ત્યારે સંયોજન દ્રાવણનો સ્નિગ્ધતા ગુણાંક નીચા-સ્નિગ્ધતા ઘટક HPMC ની નજીક હોય છે; જ્યારે ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા ઘટકની સામગ્રી વધુ હોય છે, ત્યારે સંયોજન દ્રાવણનું K મૂલ્ય HPS સામગ્રીના વધારા સાથે નોંધપાત્ર રીતે વધે છે, જે દર્શાવે છે કે HPS એ નીચા તાપમાને HPMC ની સ્નિગ્ધતામાં વધારો કર્યો છે. આ મુખ્યત્વે કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતામાં સતત તબક્કાની સ્નિગ્ધતાના યોગદાનને પ્રતિબિંબિત કરે છે. અલગ-અલગ કિસ્સાઓમાં જ્યાં ઓછી-સ્નિગ્ધતા ઘટક સતત તબક્કો છે અને ઉચ્ચ-સ્નિગ્ધતા ઘટક સતત તબક્કો છે, સંયોજન પ્રણાલીની સ્નિગ્ધતામાં સતત તબક્કાની સ્નિગ્ધતાનો ફાળો દેખીતી રીતે અલગ છે. જ્યારે ઓછી સ્નિગ્ધતા HPMC એ સતત તબક્કો હોય છે, ત્યારે સંયોજન પ્રણાલીની સ્નિગ્ધતા મુખ્યત્વે સતત તબક્કાની સ્નિગ્ધતાના યોગદાનને પ્રતિબિંબિત કરે છે; અને જ્યારે ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા એચપીએસ એ સતત તબક્કો હોય છે, ત્યારે વિખરાયેલા તબક્કા તરીકે એચપીએમસી ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતાવાળા એચપીએસની સ્નિગ્ધતા ઘટાડશે. અસર

2.3.4 થિક્સોટ્રોપી

થિક્સોટ્રોપીનો ઉપયોગ પદાર્થો અથવા બહુવિધ પ્રણાલીઓની સ્થિરતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે થઈ શકે છે, કારણ કે થિક્સોટ્રોપી આંતરિક માળખું અને શીયરિંગ ફોર્સ [323-325] હેઠળ નુકસાનની ડિગ્રી વિશે માહિતી મેળવી શકે છે. થિક્સોટ્રોપીને ટેમ્પોરલ ઇફેક્ટ્સ અને શીયર હિસ્ટ્રી સાથે સહસંબંધ કરી શકાય છે જે માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ ફેરફારો [324, 326] તરફ દોરી જાય છે. ત્રણ તબક્કાની થિક્સોટ્રોપિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ સંયોજન પદ્ધતિના થિક્સોટ્રોપિક ગુણધર્મો પર વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તરની અસરનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. જેમ કે આકૃતિ 2-5 પરથી જોઈ શકાય છે, બધા નમૂનાઓ થિક્સોટ્રોપીની વિવિધ ડિગ્રીઓ દર્શાવે છે. નીચા શીયર દરે, એચપીએસ સામગ્રીના વધારા સાથે કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતા નોંધપાત્ર રીતે વધી છે, જે એચપીએસ સામગ્રી સાથે શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતાના ફેરફાર સાથે સુસંગત હતી.

વિવિધ પુનઃપ્રાપ્તિ સમયે સંયુક્ત નમૂનાઓની માળખાકીય પુનઃપ્રાપ્તિ ડિગ્રી ડીએસઆરની ગણતરી સૂત્ર (2-3) દ્વારા કરવામાં આવે છે, જે કોષ્ટક 2-1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે છે. જો DSR < 1 હોય, તો નમૂનામાં શીયર પ્રતિકાર ઓછો હોય છે, અને નમૂના થિક્સોટ્રોપિક હોય છે; તેનાથી વિપરીત, જો DSR > 1 હોય, તો નમૂનામાં એન્ટિ-થિક્સોટ્રોપી હોય છે. કોષ્ટકમાંથી, આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે શુદ્ધ HPMC નું DSR મૂલ્ય ખૂબ ઊંચું છે, લગભગ 1, આનું કારણ એ છે કે HPMC પરમાણુ એક કઠોર સાંકળ છે, અને તેનો છૂટછાટનો સમય ઓછો છે, અને ઉચ્ચ શીયર ફોર્સ હેઠળ માળખું ઝડપથી પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે. HPS નું DSR મૂલ્ય પ્રમાણમાં ઓછું છે, જે તેના મજબૂત થિક્સોટ્રોપિક ગુણધર્મોની પુષ્ટિ કરે છે, મુખ્યત્વે કારણ કે HPS એક લવચીક સાંકળ છે અને તેનો આરામ સમય લાંબો છે. પરીક્ષણ સમયમર્યાદામાં માળખું સંપૂર્ણપણે પુનઃપ્રાપ્ત થયું નથી.

કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશન માટે, તે જ પુનઃપ્રાપ્તિ સમયે, જ્યારે HPMC સામગ્રી 70% થી વધુ હોય છે, ત્યારે HPS સામગ્રીના વધારા સાથે DSR ઝડપથી ઘટે છે, કારણ કે HPS મોલેક્યુલર ચેઇન એક લવચીક સાંકળ છે, અને સખત પરમાણુ સાંકળોની સંખ્યા. સંયોજન સિસ્ટમમાં HPS ના ઉમેરા સાથે વધે છે. જો તે ઘટાડવામાં આવે તો, સંયોજન પ્રણાલીના એકંદર મોલેક્યુલર સેગમેન્ટનો છૂટછાટનો સમય લંબાય છે, અને ઉચ્ચ શીયરની ક્રિયા હેઠળ સંયોજન સિસ્ટમની થિક્સોટ્રોપી ઝડપથી પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાતી નથી. જ્યારે HPMC ની સામગ્રી 70% થી ઓછી હોય છે, ત્યારે HPS ની સામગ્રીના વધારા સાથે DSR વધે છે, જે સૂચવે છે કે સંયોજન સિસ્ટમમાં HPS અને HPMC ની પરમાણુ સાંકળો વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે, જે પરમાણુની એકંદર કઠોરતાને સુધારે છે. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં સેગમેન્ટ્સ અને કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના છૂટછાટના સમયને ટૂંકાવે છે, અને થિક્સોટ્રોપીમાં ઘટાડો થાય છે.

વધુમાં, સંયોજન સિસ્ટમનું DSR મૂલ્ય શુદ્ધ HPMC કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછું હતું, જે દર્શાવે છે કે HPMC ની થિક્સોટ્રોપી સંયોજન દ્વારા નોંધપાત્ર રીતે સુધારેલ છે. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં મોટાભાગના નમૂનાઓના DSR મૂલ્યો શુદ્ધ HPS કરતા વધારે હતા, જે દર્શાવે છે કે HPS ની સ્થિરતા અમુક હદ સુધી સુધરી હતી.

કોષ્ટકમાંથી તે પણ જોઈ શકાય છે કે વિવિધ પુનઃપ્રાપ્તિ સમયે, જ્યારે HPMC સામગ્રી 70% હોય ત્યારે DSR મૂલ્યો સૌથી નીચો બિંદુ દર્શાવે છે, અને જ્યારે સ્ટાર્ચનું પ્રમાણ 60% કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે સંકુલનું DSR મૂલ્ય કરતાં વધુ હોય છે. કે શુદ્ધ HPS. તમામ નમૂનાઓના 10 સેકન્ડની અંદરના DSR મૂલ્યો અંતિમ DSR મૂલ્યોની ખૂબ નજીક છે, જે સૂચવે છે કે સંયુક્ત સિસ્ટમની રચના મૂળભૂત રીતે 10 સેકન્ડની અંદર સ્ટ્રક્ચર પુનઃપ્રાપ્તિના મોટાભાગના કાર્યોને પૂર્ણ કરે છે. એ નોંધવું યોગ્ય છે કે ઉચ્ચ એચપીએસ સામગ્રીવાળા સંયુક્ત નમૂનાઓમાં પહેલા વધારો અને પછી પુનઃપ્રાપ્તિ સમયના લંબાણ સાથે ઘટાડો થવાનું વલણ દર્શાવવામાં આવ્યું છે, જે દર્શાવે છે કે સંયુક્ત નમૂનાઓ પણ ઓછી શીયરની ક્રિયા હેઠળ થિક્સોટ્રોપીની ચોક્કસ ડિગ્રી દર્શાવે છે, અને તેમની રચના વધુ અસ્થિર છે.

થ્રી-સ્ટેજ થિક્સોટ્રોપીનું ગુણાત્મક પૃથ્થકરણ અહેવાલ થયેલ થિક્સોટ્રોપિક રિંગ ટેસ્ટ પરિણામો સાથે સુસંગત છે, પરંતુ માત્રાત્મક વિશ્લેષણ પરિણામો થિક્સોટ્રોપિક રિંગ પરીક્ષણ પરિણામો સાથે અસંગત છે. HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની થિક્સોટ્રોપી HPS સામગ્રી [305] માં વધારો સાથે થિક્સોટ્રોપિક રિંગ પદ્ધતિ દ્વારા માપવામાં આવી હતી. ડિજનરેશન પહેલા ઘટ્યું અને પછી વધ્યું. થિક્સોટ્રોપિક રિંગ ટેસ્ટ માત્ર થિક્સોટ્રોપિક ઘટનાના અસ્તિત્વનું અનુમાન કરી શકે છે, પરંતુ તેની પુષ્ટિ કરી શકતું નથી, કારણ કે થિક્સોટ્રોપિક રિંગ એ શીયર ટાઇમ અને શીયર રેટ [325-327] ની એક સાથે ક્રિયાનું પરિણામ છે.

2.4 આ પ્રકરણનો સારાંશ

આ પ્રકરણમાં, થર્મલ જેલ HPMC અને કોલ્ડ જેલ HPS નો ઉપયોગ ઠંડા અને ગરમ જેલની બે-તબક્કાની સંયુક્ત સિસ્ટમ બનાવવા માટે મુખ્ય કાચા માલ તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો. સ્નિગ્ધતા, પ્રવાહ પેટર્ન અને થિક્સોટ્રોપી જેવા રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોનો પ્રભાવ. વિવિધ રાજ્યો અને દ્રાવણમાં પોલિમરની સાંદ્રતા વચ્ચેના સામાન્ય સંબંધ અનુસાર, નીચા તાપમાનના દ્રાવણમાં HPMC/HPS સંયોજન સિસ્ટમનું મોલેક્યુલર સ્ટેટ મોડલ પ્રસ્તાવિત છે. સંયોજન પ્રણાલીમાં વિવિધ ઘટકોના ગુણધર્મના લઘુગણક સમીકરણ સિદ્ધાંત અનુસાર, સંયોજન સિસ્ટમની સુસંગતતાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. મુખ્ય તારણો નીચે મુજબ છે:

1. વિવિધ સાંદ્રતાવાળા સંયોજન નમૂનાઓ બધાએ શીયર થિનિંગની ચોક્કસ ડિગ્રી દર્શાવી હતી, અને એકાગ્રતાના વધારા સાથે શીયર પાતળા થવાની ડિગ્રી વધી હતી.
2. એકાગ્રતાના વધારા સાથે, સંયોજન પ્રણાલીનો પ્રવાહ સૂચકાંક ઘટ્યો, અને શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતા અને સ્નિગ્ધતા ગુણાંકમાં વધારો થયો, જે સૂચવે છે કે સંયોજન પ્રણાલીની ઘન જેવી વર્તણૂકમાં વધારો થયો છે.
3. HPMC/HPS સંયોજન પ્રણાલીમાં નિર્ણાયક સાંદ્રતા (8%) છે, જટિલ સાંદ્રતાની નીચે, HPMC મોલેક્યુલર સાંકળો અને સંયોજન દ્રાવણમાં HPS જેલ તબક્કા ક્ષેત્ર એકબીજાથી અલગ છે અને સ્વતંત્ર રીતે અસ્તિત્વ ધરાવે છે; જ્યારે નિર્ણાયક સાંદ્રતા પહોંચી જાય છે, ત્યારે સંયોજન દ્રાવણમાં જેલ કેન્દ્ર તરીકે HPS તબક્કા સાથે માઇક્રોજેલ સ્થિતિ રચાય છે, અને HPMC મોલેક્યુલર સાંકળો એકબીજા સાથે જોડાયેલી હોય છે અને જોડાયેલ હોય છે; નિર્ણાયક એકાગ્રતાની ઉપર, ગીચ એચપીએમસી મેક્રોમોલેક્યુલર સાંકળો અને HPS તબક્કાના પ્રદેશ સાથે તેમની એકબીજા સાથે જોડાયેલી વધુ જટિલ છે, અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વધુ જટિલ છે. વધુ તીવ્ર, તેથી સોલ્યુશન પોલિમર ઓગળવાની જેમ વર્તે છે.
4. સંયોજન ગુણોત્તર HPMC/HPS સંયોજન દ્રાવણના rheological ગુણધર્મો પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. HPS સામગ્રીના વધારા સાથે, કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની શીયર પાતળા થવાની ઘટના વધુ સ્પષ્ટ છે, ફ્લો ઇન્ડેક્સ ધીમે ધીમે ઘટતો જાય છે, અને શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતા અને સ્નિગ્ધતા ગુણાંક ધીમે ધીમે વધે છે. વધે છે, જે સૂચવે છે કે સંકુલની નક્કર જેવી વર્તણૂકમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો છે.
5. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતા લઘુગણક સમીકરણ નિયમની તુલનામાં ચોક્કસ હકારાત્મક-નકારાત્મક-વિચલન દર્શાવે છે. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ એ નીચા તાપમાને સતત તબક્કા-વિખેરાયેલા તબક્કા "સમુદ્ર-દ્વીપ" માળખું સાથે બે-તબક્કાની સિસ્ટમ છે, અને, 4:6 પછી HPMC/HPS સંયોજન ગુણોત્તર ઘટવાથી, સંયોજન સિસ્ટમનો સતત તબક્કો બદલાયો છે.
6. ફ્લો ઇન્ડેક્સ અને વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર સાથે મિશ્રિત ઉકેલોના સંયોજન ગુણોત્તર વચ્ચે એક રેખીય સંબંધ છે, જે સૂચવે છે કે સંયોજન સિસ્ટમ સારી સુસંગતતા ધરાવે છે.
7. HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ માટે, જ્યારે ઓછી-સ્નિગ્ધતા ઘટક સતત તબક્કો હોય છે અને ઉચ્ચ-સ્નિગ્ધતા ઘટક સતત તબક્કો હોય છે, ત્યારે સંયોજન પ્રણાલીની સ્નિગ્ધતામાં સતત તબક્કાની સ્નિગ્ધતાનું યોગદાન નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોય છે. જ્યારે ઓછી-સ્નિગ્ધતા HPMC એ સતત તબક્કો હોય છે, ત્યારે સંયોજન પ્રણાલીની સ્નિગ્ધતા મુખ્યત્વે સતત-તબક્કાની સ્નિગ્ધતાના યોગદાનને પ્રતિબિંબિત કરે છે; જ્યારે ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા એચપીએસ એ સતત તબક્કો છે, ત્યારે વિખેરવાના તબક્કા તરીકે એચપીએમસી ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતાવાળા એચપીએસની સ્નિગ્ધતા ઘટાડશે. અસર
8. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની થિક્સોટ્રોપી પર સંયોજન ગુણોત્તરની અસરનો અભ્યાસ કરવા માટે થ્રી-સ્ટેજ થિક્સોટ્રોપીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની થિક્સોટ્રોપીએ HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડિંગ રેશિયોના ઘટાડા સાથે પ્રથમ ઘટાડાની અને પછી વધતી જતી વલણ દર્શાવ્યું હતું.
9. ઉપરોક્ત પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે HPMC અને HPS ના સંયોજન દ્વારા, બે ઘટકોના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો, જેમ કે સ્નિગ્ધતા, શીયર થિનિંગ ફેનોમેનોન અને થિક્સોટ્રોપી, અમુક હદ સુધી સંતુલિત થયા છે.

પ્રકરણ 3 HPMC/HPS ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોની તૈયારી અને ગુણધર્મો

પોલિમર કમ્પાઉન્ડિંગ એ બહુ-ઘટક કામગીરીની પૂરકતા પ્રાપ્ત કરવા, ઉત્કૃષ્ટ પ્રદર્શન સાથે નવી સામગ્રી વિકસાવવા, ઉત્પાદનની કિંમતો ઘટાડવા અને સામગ્રીની એપ્લિકેશન શ્રેણીને વિસ્તૃત કરવાની સૌથી અસરકારક રીત છે [240-242, 328]. પછી, વિવિધ પોલિમર વચ્ચેના ચોક્કસ મોલેક્યુલર માળખું તફાવતો અને રચનાત્મક એન્ટ્રોપીને કારણે, મોટાભાગની પોલિમર સંયોજન સિસ્ટમો અસંગત અથવા આંશિક રીતે સુસંગત છે [11, 12]. પોલિમર કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને અન્ય મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો દરેક ઘટકના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો, દરેક ઘટકના સંયોજન ગુણોત્તર, ઘટકો વચ્ચેની સુસંગતતા અને આંતરિક માઇક્રોસ્કોપિક માળખું અને અન્ય પરિબળો [240, 329] સાથે નજીકથી સંબંધિત છે.

રાસાયણિક બંધારણના દૃષ્ટિકોણથી, HPMC અને HPS બંને હાઇડ્રોફિલિક કર્ડલાન છે, સમાન માળખાકીય એકમ ધરાવે છે - ગ્લુકોઝ, અને સમાન કાર્યકારી જૂથ - હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથ દ્વારા સંશોધિત કરવામાં આવે છે, તેથી HPMC અને HPS પાસે સારો તબક્કો હોવો જોઈએ. ક્ષમતા. જો કે, એચપીએમસી એ થર્મલી પ્રેરિત જેલ છે, જે નીચા તાપમાને ખૂબ ઓછી સ્નિગ્ધતા સાથે ઉકેલની સ્થિતિમાં હોય છે અને ઊંચા તાપમાને કોલોઇડ બનાવે છે; એચપીએસ એ ઠંડા-પ્રેરિત જેલ છે, જે નીચા તાપમાનની જેલ છે અને ઉચ્ચ તાપમાને ઉકેલની સ્થિતિમાં છે; જેલની સ્થિતિ અને વર્તન સંપૂર્ણપણે વિરુદ્ધ છે. HPMC અને HPS નું સંયોજન સારી સુસંગતતા સાથે સજાતીય સિસ્ટમની રચના માટે અનુકૂળ નથી. રાસાયણિક માળખું અને થર્મોડાયનેમિક્સ બંનેને ધ્યાનમાં લેતા, ઠંડા-ગરમ જેલ સંયોજન પ્રણાલી સ્થાપિત કરવા માટે HPMC ને HPS સાથે સંયોજન કરવા માટે તે મહાન સૈદ્ધાંતિક મહત્વ અને વ્યવહારુ મૂલ્ય ધરાવે છે.

આ પ્રકરણ HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં ઘટકોના આંતરિક ગુણધર્મોના અભ્યાસ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, સંયોજન ગુણોત્તર અને માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી પર પર્યાવરણની સંબંધિત ભેજ, સુસંગતતા અને તબક્કા અલગ, યાંત્રિક ગુણધર્મો, ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો. , અને સંયોજન સિસ્ટમના થર્મલ ડ્રોપ ગુણધર્મો. અને ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મો જેવા મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મોનો પ્રભાવ.

3.1 સામગ્રી અને સાધનો

3.1.1 મુખ્ય પ્રાયોગિક સામગ્રી

3.1.2 મુખ્ય સાધનો અને સાધનો

3.2 પ્રાયોગિક પદ્ધતિ

3.2.1 HPMC/HPS ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મની તૈયારી

HPMC અને HPS ના 15% (w/w) શુષ્ક પાવડરને 3% (w/w) સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવ્યું હતું પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલ પ્લાસ્ટિસાઇઝરને કમ્પાઉન્ડેડ ફિલ્મ-રચના પ્રવાહી અને HPMC/ની ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મ મેળવવા માટે ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીમાં મિશ્રિત કરવામાં આવ્યું હતું. HPS કાસ્ટિંગ પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવી હતી.

તૈયારી પદ્ધતિ: સૌપ્રથમ HPMC અને HPS ડ્રાય પાવડરનું વજન કરો, અને તેમને વિવિધ ગુણોત્તર અનુસાર મિશ્રિત કરો; પછી 70 °C પાણીમાં ઉમેરો, અને HPMC ને સંપૂર્ણપણે વિખેરવા માટે 30 મિનિટ માટે 120 rpm/મિનિટ પર ઝડપથી હલાવો; પછી સોલ્યુશનને 95 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી ઉપર ગરમ કરો, એચપીએસને સંપૂર્ણપણે જિલેટીનાઇઝ કરવા માટે 1 કલાક માટે તે જ ઝડપે ઝડપથી હલાવો; જિલેટીનાઇઝેશન પૂર્ણ થયા પછી, સોલ્યુશનનું તાપમાન ઝડપથી 70 °C સુધી ઘટે છે, અને ઉકેલને 40 મિનિટ માટે 80 આરપીએમ/મિનિટની ધીમી ગતિએ હલાવવામાં આવે છે. HPMC ને સંપૂર્ણપણે વિસર્જન કરો. 15 સે.મી.ના વ્યાસ સાથે પોલિસ્ટરીન પેટ્રી ડીશમાં 20 ગ્રામ મિશ્રિત ફિલ્મ-રચના દ્રાવણ રેડો, તેને સપાટ કરો અને તેને 37 °C પર સૂકવો. ખાદ્ય સંયુક્ત પટલ મેળવવા માટે સૂકી ફિલ્મને ડિસ્કમાંથી છાલવામાં આવે છે.

ખાદ્ય ફિલ્મોને પરીક્ષણ પહેલાં 3 દિવસથી વધુ સમય માટે 57% ભેજ પર સંતુલિત કરવામાં આવી હતી, અને યાંત્રિક ગુણધર્મ પરીક્ષણ માટે વપરાયેલ ખાદ્ય ફિલ્મનો ભાગ 3 દિવસથી વધુ સમય માટે 75% ભેજ પર સંતુલિત હતો.

3.2.2 HPMC/HPS ની ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મની માઇક્રોમોર્ફોલોજી

3.2.2.1 સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપનું વિશ્લેષણ સિદ્ધાંત

સ્કેનિંગ ઈલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપી (SEM)ની ટોચ પર ઈલેક્ટ્રોન ગન મોટી માત્રામાં ઈલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન કરી શકે છે. ઘટાડા અને ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યા પછી, તે ચોક્કસ ઊર્જા અને તીવ્રતા સાથે ઇલેક્ટ્રોન બીમ બનાવી શકે છે. સ્કેનિંગ કોઇલના ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા સંચાલિત, ચોક્કસ સમય અને અવકાશના ક્રમ અનુસાર નમૂનાના બિંદુની સપાટીને બિંદુ દ્વારા સ્કેન કરો. સપાટીના સૂક્ષ્મ-વિસ્તારની લાક્ષણિકતાઓમાં તફાવતને કારણે, નમૂના અને ઇલેક્ટ્રોન બીમ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિવિધ તીવ્રતા સાથે ગૌણ ઇલેક્ટ્રોન સિગ્નલો ઉત્પન્ન કરશે, જે ડિટેક્ટર દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને વિદ્યુત સંકેતોમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે વિડિયો દ્વારા વિસ્તૃત થાય છે. અને પિક્ચર ટ્યુબના ગ્રીડમાં ઇનપુટ કરો, પિક્ચર ટ્યુબની તેજને સમાયોજિત કર્યા પછી, સેકન્ડરી ઇલેક્ટ્રોન ઇમેજ મેળવી શકાય છે જે નમૂનાની સપાટી પરના સૂક્ષ્મ-પ્રાંતની મોર્ફોલોજી અને લાક્ષણિકતાઓને પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે. પરંપરાગત ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપની તુલનામાં, SEM નું રિઝોલ્યુશન પ્રમાણમાં ઊંચું છે, જે નમૂનાના સપાટીના સ્તરના લગભગ 3nm-6nm જેટલું છે, જે સામગ્રીની સપાટી પર સૂક્ષ્મ-સંરચનાના લક્ષણોના નિરીક્ષણ માટે વધુ યોગ્ય છે.

3.2.2.2 પરીક્ષણ પદ્ધતિ

ખાદ્ય ફિલ્મને સૂકવવા માટે ડેસીકેટરમાં મૂકવામાં આવી હતી, અને યોગ્ય કદની ખાદ્ય ફિલ્મ પસંદ કરવામાં આવી હતી, તેને SEM સ્પેશિયલ સેમ્પલ સ્ટેજ પર વાહક એડહેસિવ સાથે પેસ્ટ કરવામાં આવી હતી અને પછી વેક્યૂમ કોટર વડે ગોલ્ડ પ્લેટેડ કરવામાં આવી હતી. પરીક્ષણ દરમિયાન, નમૂનાને SEM માં મૂકવામાં આવ્યો હતો, અને 5 kV ના ઇલેક્ટ્રોન બીમ પ્રવેગક વોલ્ટેજ હેઠળ 300 વખત અને 1000 ગણા વિસ્તરણ પર નમૂનાનું માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી અવલોકન અને ફોટોગ્રાફ કરવામાં આવ્યું હતું.

3.2.3 HPMC/HPS ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મનું લાઇટ ટ્રાન્સમિટન્સ

3.2.3.1 યુવી-વિસ સ્પેક્ટ્રોફોટોમેટ્રીનું વિશ્લેષણ સિદ્ધાંત

UV-Vis સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર 200~800nm ​​ની તરંગલંબાઇ સાથે પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરી શકે છે અને તેને ઑબ્જેક્ટ પર ઇરેડિયેટ કરી શકે છે. ઘટના પ્રકાશમાં પ્રકાશની કેટલીક ચોક્કસ તરંગલંબાઇ સામગ્રી દ્વારા શોષાય છે, અને મોલેક્યુલર વાઇબ્રેશનલ એનર્જી લેવલ ટ્રાન્ઝિશન અને ઇલેક્ટ્રોનિક એનર્જી લેવલ ટ્રાન્ઝિશન થાય છે. દરેક પદાર્થમાં અલગ-અલગ પરમાણુ, અણુ અને પરમાણુ અવકાશી માળખાં હોવાથી, દરેક પદાર્થમાં તેનું ચોક્કસ શોષણ સ્પેક્ટ્રમ હોય છે, અને પદાર્થની સામગ્રી શોષણ સ્પેક્ટ્રમ પર અમુક ચોક્કસ તરંગલંબાઇ પર શોષણના સ્તર અનુસાર નક્કી કરી શકાય છે અથવા નક્કી કરી શકાય છે. તેથી, યુવી-વિસ સ્પેક્ટ્રોફોટોમેટ્રિક વિશ્લેષણ એ પદાર્થોની રચના, બંધારણ અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો અભ્યાસ કરવા માટેનું એક અસરકારક માધ્યમ છે.

જ્યારે પ્રકાશનો કિરણ કોઈ વસ્તુને અથડાવે છે, ત્યારે ઘટના પ્રકાશનો એક ભાગ પદાર્થ દ્વારા શોષાય છે, અને ઘટના પ્રકાશનો બીજો ભાગ પદાર્થ દ્વારા પ્રસારિત થાય છે; પ્રસારિત પ્રકાશની તીવ્રતા અને ઘટના પ્રકાશની તીવ્રતાનો ગુણોત્તર ટ્રાન્સમિટન્સ છે.

શોષણ અને ટ્રાન્સમિટન્સ વચ્ચેના સંબંધ માટેનું સૂત્ર છે:

તેમાંથી, A એ શોષક છે;

T એ ટ્રાન્સમિટન્સ છે, %.

અંતિમ શોષણને શોષકતા × 0.25 મીમી/જાડાઈ દ્વારા સમાન રીતે સુધારેલ હતું.

3.2.3.2 પરીક્ષણ પદ્ધતિ

5% HPMC અને HPS સોલ્યુશન તૈયાર કરો, તેમને અલગ-અલગ ગુણોત્તર અનુસાર મિક્સ કરો, 15 સે.મી.ના વ્યાસવાળી પોલિસ્ટરીન પેટ્રી ડીશમાં 10 ગ્રામ ફિલ્મ બનાવતા સોલ્યુશન રેડો અને ફિલ્મ બનાવવા માટે તેને 37 °C પર સૂકવો. ખાદ્ય ફિલ્મને 1mm×3mm લંબચોરસ સ્ટ્રીપમાં કાપો, તેને ક્યુવેટમાં મૂકો અને ખાદ્ય ફિલ્મને ક્યુવેટની અંદરની દિવાલની નજીક બનાવો. WFZ UV-3802 UV-vis સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટરનો ઉપયોગ નમૂનાઓને 200-800 nm ની સંપૂર્ણ તરંગલંબાઇ પર સ્કેન કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, અને દરેક નમૂનાનું 5 વખત પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.

3.2.4 HPMC/HPS ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોના ગતિશીલ થર્મોમિકેનિકલ ગુણધર્મો

3.2.4.1 ગતિશીલ થર્મોમિકેનિકલ વિશ્લેષણનો સિદ્ધાંત

ડાયનેમિક થર્મોમિકેનિકલ એનાલિસિસ (ડીએમએ) એ એક સાધન છે જે ચોક્કસ આંચકાના ભાર અને પ્રોગ્રામ કરેલ તાપમાન હેઠળ નમૂનાના સમૂહ અને તાપમાન વચ્ચેના સંબંધને માપી શકે છે, અને સામયિક વૈકલ્પિક તાણ અને સમયની ક્રિયા હેઠળ નમૂનાના યાંત્રિક ગુણધર્મોને ચકાસી શકે છે, તાપમાન અને તાપમાન. આવર્તન સંબંધ.

ઉચ્ચ પરમાણુ પોલિમરમાં વિસ્કોએલાસ્ટીક ગુણધર્મો હોય છે, જે એક તરફ ઇલાસ્ટોમરની જેમ યાંત્રિક ઉર્જાનો સંગ્રહ કરી શકે છે અને બીજી તરફ શ્લેષ્મ જેવી ઊર્જાનો ઉપયોગ કરી શકે છે. જ્યારે સામયિક વૈકલ્પિક બળ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે સ્થિતિસ્થાપક ભાગ ઊર્જાને સંભવિત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે અને તેને સંગ્રહિત કરે છે; જ્યારે ચીકણું ભાગ ઊર્જાને ઉષ્મા ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે અને તેને ગુમાવે છે. પોલિમર સામગ્રી સામાન્ય રીતે નીચા તાપમાનની કાચની સ્થિતિ અને ઉચ્ચ તાપમાનની રબર સ્થિતિની બે અવસ્થાઓ દર્શાવે છે અને બે રાજ્યો વચ્ચેનું સંક્રમણ તાપમાન કાચનું સંક્રમણ તાપમાન છે. કાચનું સંક્રમણ તાપમાન સામગ્રીની રચના અને ગુણધર્મોને સીધી અસર કરે છે અને તે પોલિમરના સૌથી મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા તાપમાનમાંનું એક છે.

પોલિમરના ગતિશીલ થર્મોમેકેનિકલ ગુણધર્મોનું વિશ્લેષણ કરીને, પોલિમરની સ્નિગ્ધતા અવલોકન કરી શકાય છે, અને પોલિમરની કામગીરીને નિર્ધારિત કરતા મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો મેળવી શકાય છે, જેથી તેઓ વાસ્તવિક ઉપયોગ વાતાવરણમાં વધુ સારી રીતે લાગુ થઈ શકે. વધુમાં, ગતિશીલ થર્મોમિકેનિકલ વિશ્લેષણ કાચના સંક્રમણ, તબક્કા અલગ, ક્રોસ-લિંકિંગ, સ્ફટિકીકરણ અને મોલેક્યુલર સેગમેન્ટ્સના તમામ સ્તરો પર પરમાણુ ગતિ માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ છે અને પોલિમરની રચના અને ગુણધર્મો પર ઘણી બધી માહિતી મેળવી શકે છે. તેનો ઉપયોગ ઘણીવાર પોલિમરના પરમાણુઓનો અભ્યાસ કરવા માટે થાય છે. ચળવળ વર્તન. ડીએમએના તાપમાન સ્વીપ મોડનો ઉપયોગ કરીને, તબક્કાના સંક્રમણોની ઘટના જેમ કે કાચના સંક્રમણની ચકાસણી કરી શકાય છે. ડીએસસીની તુલનામાં, ડીએમએમાં ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા છે અને તે વાસ્તવિક વપરાશનું અનુકરણ કરતી સામગ્રીના વિશ્લેષણ માટે વધુ યોગ્ય છે.

3.2.4.2 પરીક્ષણ પદ્ધતિ

સ્વચ્છ, સમાન, સપાટ અને નુકસાન વિનાના નમૂનાઓ પસંદ કરો અને તેમને 10mm×20mm લંબચોરસ સ્ટ્રીપ્સમાં કાપો. પર્કિનએલમર, યુએસએના પાયડ્રિસ ડાયમંડ ડાયનેમિક થર્મોમેકેનિકલ વિશ્લેષકનો ઉપયોગ કરીને ટેન્સાઇલ મોડમાં નમૂનાઓનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. પરીક્ષણ તાપમાન શ્રેણી 25~150 °C હતી, ગરમીનો દર 2 °C/મિનિટ હતો, આવર્તન 1 Hz હતી, અને પરીક્ષણ દરેક નમૂના માટે બે વાર પુનરાવર્તિત થયું હતું. પ્રયોગ દરમિયાન, નમૂનાના સંગ્રહ મોડ્યુલસ (E') અને નુકશાન મોડ્યુલસ (E”) રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યા હતા, અને સંગ્રહ મોડ્યુલસમાં નુકશાન મોડ્યુલસનો ગુણોત્તર, એટલે કે, સ્પર્શકોણ tan δ, પણ ગણતરી કરી શકાય છે.

3.2.5 HPMC/HPS ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોની થર્મલ સ્થિરતા

3.2.5.1 થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષણનો સિદ્ધાંત

થર્મલ ગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષક (TGA) પ્રોગ્રામ કરેલ તાપમાને તાપમાન અથવા સમય સાથે નમૂનાના સમૂહના ફેરફારને માપી શકે છે, અને ગરમીની પ્રક્રિયા દરમિયાન પદાર્થોના સંભવિત બાષ્પીભવન, ગલન, ઉત્કર્ષ, નિર્જલીકરણ, વિઘટન અને ઓક્સિડેશનનો અભ્યાસ કરવા માટે તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. . અને અન્ય ભૌતિક અને રાસાયણિક ઘટનાઓ. નમૂનાનું પરીક્ષણ કર્યા પછી સીધા મેળવેલા પદાર્થના સમૂહ અને તાપમાન (અથવા સમય) વચ્ચેના સંબંધ વળાંકને થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક (TGA વળાંક) કહેવામાં આવે છે. વજન ઘટાડવું અને અન્ય માહિતી. વ્યુત્પન્ન થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વળાંક (ડીટીજી વળાંક) TGA વળાંકના પ્રથમ-ક્રમના વ્યુત્પત્તિ પછી મેળવી શકાય છે, જે તાપમાન અથવા સમય સાથે પરીક્ષણ કરેલ નમૂનાના વજન ઘટાડવાના દરમાં ફેરફારને પ્રતિબિંબિત કરે છે અને પીક પોઈન્ટ એ સ્થિરતાનો મહત્તમ બિંદુ છે. દર

3.2.5.2 પરીક્ષણ પદ્ધતિ

એકસમાન જાડાઈ સાથે ખાદ્ય ફિલ્મ પસંદ કરો, તેને થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષક ટેસ્ટ ડિસ્કના વ્યાસવાળા વર્તુળમાં કાપો, અને પછી તેને ટેસ્ટ ડિસ્ક પર સપાટ મૂકો, અને 20 mL/મિનિટના પ્રવાહ દર સાથે નાઈટ્રોજન વાતાવરણમાં તેનું પરીક્ષણ કરો. . તાપમાન શ્રેણી 30-700 °C હતી, ગરમીનો દર 10 °C/મિનિટ હતો, અને દરેક નમૂનાનું બે વાર પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.

3.2.6.1 તાણ મિલકત વિશ્લેષણનો સિદ્ધાંત

3.2.6 HPMC/HPS ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોના તાણ ગુણધર્મો

યાંત્રિક ગુણધર્મ પરીક્ષક સ્પ્લાઈન તૂટે ત્યાં સુધી ચોક્કસ તાપમાન, ભેજ અને ઝડપની સ્થિતિમાં રેખાંશ ધરી સાથે સ્પ્લાઈન પર સ્થિર તાણનો ભાર લાગુ કરી શકે છે. પરીક્ષણ દરમિયાન, સ્પ્લાઈન પર લાગુ થયેલ ભાર અને તેની વિકૃતિની રકમ યાંત્રિક ગુણધર્મ પરીક્ષક દ્વારા રેકોર્ડ કરવામાં આવી હતી, અને સ્પ્લાઈનના તાણ વિરૂપતા દરમિયાન તણાવ-તાણ વળાંક દોરવામાં આવ્યો હતો. તણાવ-તાણ વળાંકમાંથી, તાણ શક્તિ (ζt), વિરામ પર વિસ્તરણ (εb) અને સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ (E) ની ગણતરી ફિલ્મના તાણ ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે કરી શકાય છે.

સામગ્રીના તાણ-તાણ સંબંધને સામાન્ય રીતે બે ભાગોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: સ્થિતિસ્થાપક વિરૂપતા ક્ષેત્ર અને પ્લાસ્ટિક વિરૂપતા ક્ષેત્ર. સ્થિતિસ્થાપક વિરૂપતા ઝોનમાં, સામગ્રીના તાણ અને તાણ એક રેખીય સંબંધ ધરાવે છે, અને આ સમયે વિરૂપતા સંપૂર્ણપણે પુનઃપ્રાપ્ત થઈ શકે છે, જે કૂકના કાયદાને અનુરૂપ છે; પ્લાસ્ટિક વિરૂપતા ઝોનમાં, સામગ્રીનો તાણ અને તાણ હવે રેખીય નથી, અને આ સમયે જે વિરૂપતા થાય છે તે ઉલટાવી શકાય તેવું છે, આખરે સામગ્રી તૂટી જાય છે.

તાણ શક્તિ ગણતરી સૂત્ર:

ક્યાં: તાણ શક્તિ છે, MPa;

p એ મહત્તમ લોડ અથવા બ્રેકિંગ લોડ છે, N;

b એ નમૂનાની પહોળાઈ છે, mm;

d એ નમૂનાની જાડાઈ છે, mm.

વિરામ સમયે વિસ્તરણની ગણતરી માટેનું સૂત્ર:

જ્યાં: εb એ વિરામ સમયે વિસ્તરણ છે, %;

L એ માર્કિંગ રેખાઓ વચ્ચેનું અંતર છે જ્યારે નમૂના તૂટી જાય છે, mm;

L0 એ નમૂનાની મૂળ ગેજ લંબાઈ છે, mm.

સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ ગણતરી સૂત્ર:

તેમની વચ્ચે: E એ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ છે, MPa;

ζ તણાવ છે, MPa;

ε તાણ છે.

3.2.6.2 ટેસ્ટ પદ્ધતિ

સ્વચ્છ, એકસમાન, સપાટ અને ક્ષતિ વિનાના નમૂનાઓ પસંદ કરો, રાષ્ટ્રીય માનક GB13022-91 નો સંદર્ભ લો અને તેમને 120mmની કુલ લંબાઇ સાથે ડમ્બલ આકારના સ્પ્લાઇન્સમાં કાપો, 86mmના ફિક્સર વચ્ચેનું પ્રારંભિક અંતર, 40mmના ગુણ વચ્ચેનું અંતર અને 10 મીમીની પહોળાઈ. સ્પ્લાઇન્સ 75% અને 57% (સંતૃપ્ત સોડિયમ ક્લોરાઇડ અને સોડિયમ બ્રોમાઇડ સોલ્યુશનના વાતાવરણમાં) ભેજ પર મૂકવામાં આવ્યા હતા, અને માપવાના 3 દિવસથી વધુ સમય માટે સંતુલિત કરવામાં આવ્યા હતા. આ પ્રયોગમાં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના ઇન્સ્ટ્રોન કોર્પોરેશનના ASTM D638, 5566 મિકેનિકલ પ્રોપર્ટી ટેસ્ટર અને તેના 2712-003 ન્યુમેટિક ક્લેમ્પનો ઉપયોગ પરીક્ષણ માટે થાય છે. તાણની ઝડપ 10 મીમી/મિનિટ હતી, અને નમૂનાને 7 વખત પુનરાવર્તિત કરવામાં આવ્યો હતો, અને સરેરાશ મૂલ્યની ગણતરી કરવામાં આવી હતી.

3.2.7 HPMC/HPS ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મની ઓક્સિજન અભેદ્યતા

3.2.7.1 ઓક્સિજન અભેદ્યતા વિશ્લેષણનો સિદ્ધાંત

પરીક્ષણ નમૂના સ્થાપિત થયા પછી, પરીક્ષણ પોલાણને બે ભાગો, A અને B માં વિભાજિત કરવામાં આવે છે; ચોક્કસ પ્રવાહ દર સાથે ઉચ્ચ શુદ્ધતાનો ઓક્સિજન પ્રવાહ A પોલાણમાં પસાર થાય છે, અને ચોક્કસ પ્રવાહ દર સાથે નાઇટ્રોજન પ્રવાહ B પોલાણમાં પસાર થાય છે; પરીક્ષણ પ્રક્રિયા દરમિયાન, A પોલાણ ઓક્સિજન નમૂના દ્વારા B પોલાણમાં પ્રવેશ કરે છે, અને B પોલાણમાં ઘૂસી ગયેલો ઓક્સિજન નાઇટ્રોજન પ્રવાહ દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે અને ઓક્સિજન સેન્સર સુધી પહોંચવા માટે B પોલાણને છોડી દે છે. ઓક્સિજન સેન્સર નાઇટ્રોજન પ્રવાહમાં ઓક્સિજનની સામગ્રીને માપે છે અને અનુરૂપ વિદ્યુત સિગ્નલ આઉટપુટ કરે છે, ત્યાં નમૂના ઓક્સિજનની ગણતરી કરે છે. ટ્રાન્સમિટન્સ

3.2.7.2 ટેસ્ટ પદ્ધતિ

ક્ષતિ વિનાની ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મો ચૂંટો, તેને 10.16 x 10.16 સેમી હીરાના આકારના નમૂનાઓમાં કાપો, ક્લેમ્પ્સની કિનારી સપાટીઓને વેક્યૂમ ગ્રીસથી કોટ કરો અને નમૂનાઓને પરીક્ષણ બ્લોકમાં ક્લેમ્પ કરો. ASTM D-3985 અનુસાર પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે, દરેક નમૂનાનું પરીક્ષણ ક્ષેત્ર 50 cm2 છે.

3.3 પરિણામો અને ચર્ચા

3.3.1 ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોનું માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર વિશ્લેષણ

ફિલ્મ બનાવતા પ્રવાહીના ઘટકો અને સૂકવણીની સ્થિતિ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા - ફિલ્મની અંતિમ રચના નક્કી કરે છે અને ફિલ્મના વિવિધ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને ગંભીર અસર કરે છે [330, 331]. દરેક ઘટકના સહજ જેલ ગુણધર્મો અને સંયોજન ગુણોત્તર સંયોજનના મોર્ફોલોજીને અસર કરી શકે છે, જે સપાટીની રચના અને પટલના અંતિમ ગુણધર્મોને વધુ અસર કરે છે [301, 332]. તેથી, ફિલ્મોનું માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ પૃથ્થકરણ દરેક ઘટકના પરમાણુ પુન: ગોઠવણી પર સંબંધિત માહિતી પ્રદાન કરી શકે છે, જે બદલામાં અમને ફિલ્મોના અવરોધ ગુણધર્મો, યાંત્રિક ગુણધર્મો અને ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોને વધુ સારી રીતે સમજવામાં મદદ કરી શકે છે.

HPS/HPMC ખાદ્ય ફિલ્મોના સરફેસ સ્કેનિંગ ઈલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપ માઈક્રોગ્રાફ આકૃતિ 3-1 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. આકૃતિ 3-1 પરથી જોઈ શકાય છે તેમ, કેટલાક નમૂનાઓમાં સપાટી પર સૂક્ષ્મ તિરાડો જોવા મળી હતી, જે પરીક્ષણ દરમિયાન નમૂનામાં ભેજના ઘટાડાથી અથવા માઇક્રોસ્કોપ કેવિટીમાં ઇલેક્ટ્રોન બીમના હુમલાને કારણે થઈ શકે છે [122 , 139]. આકૃતિમાં, શુદ્ધ HPS પટલ અને શુદ્ધ HPMC. પટલ પ્રમાણમાં સરળ માઇક્રોસ્કોપિક સપાટીઓ દર્શાવે છે, અને શુદ્ધ HPS પટલનું માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર શુદ્ધ HPMC પટલ કરતાં વધુ એકરૂપ અને સરળ હતું, જે સ્ટાર્ચ મેક્રોમોલેક્યુલ્સ (એમાલોઝ પરમાણુઓ અને એમીલોપેક્ટીન પરમાણુઓ) ને કારણે હોઈ શકે છે. જલીય દ્રાવણમાં. ઘણા અભ્યાસોએ બતાવ્યું છે કે ઠંડકની પ્રક્રિયામાં એમીલોઝ-એમીલોપેક્ટીન-વોટર સિસ્ટમ

જેલની રચના અને તબક્કાના વિભાજન વચ્ચે સ્પર્ધાત્મક પદ્ધતિ હોઈ શકે છે. જો તબક્કાના વિભાજનનો દર જેલ રચનાના દર કરતા ઓછો હોય, તો તબક્કો વિભાજન સિસ્ટમમાં થશે નહીં, અન્યથા, તબક્કો વિભાજન સિસ્ટમમાં થશે [333, 334]. તદુપરાંત, જ્યારે એમીલોઝનું પ્રમાણ 25% કરતા વધી જાય છે, ત્યારે એમીલોઝનું જિલેટીનાઇઝેશન અને સતત એમીલોઝ નેટવર્ક માળખું તબક્કાના વિભાજન [334] ના દેખાવને નોંધપાત્ર રીતે અટકાવી શકે છે. આ પેપરમાં વપરાયેલ HPS ની એમાયલોઝ સામગ્રી 80% છે, જે 25% કરતા ઘણી વધારે છે, આમ એ ઘટનાને વધુ સારી રીતે સમજાવે છે કે શુદ્ધ HPS પટલ શુદ્ધ HPMC પટલ કરતાં વધુ એકરૂપ અને સુંવાળી હોય છે.

આંકડાઓની સરખામણી પરથી જોઈ શકાય છે કે તમામ સંયુક્ત ફિલ્મોની સપાટી પ્રમાણમાં ખરબચડી હોય છે, અને કેટલાક અનિયમિત બમ્પ્સ વિખરાયેલા હોય છે, જે દર્શાવે છે કે HPMC અને HPS વચ્ચે ચોક્કસ અંશે અસ્પષ્ટતા છે. તદુપરાંત, ઉચ્ચ એચપીએમસી સામગ્રી સાથે સંયુક્ત પટલ ઉચ્ચ એચપીએસ સામગ્રી ધરાવતા લોકો કરતાં વધુ એકરૂપ માળખું પ્રદર્શિત કરે છે. 37 °C ફિલ્મ નિર્માણ તાપમાન પર HPS-આધારિત ઘનીકરણ

જેલ પ્રોપર્ટીઝના આધારે, HPS એ ચીકણું જેલ સ્ટેટ રજૂ કર્યું; જ્યારે એચપીએમસીના થર્મલ જેલ ગુણધર્મો પર આધારિત, એચપીએમસીએ પાણી જેવી સોલ્યુશન સ્થિતિ રજૂ કરી. ઉચ્ચ HPS સામગ્રી (7:3 HPS/HPMC) સાથે સંયુક્ત પટલમાં, ચીકણું HPS એ સતત તબક્કો છે, અને પાણી જેવા HPMC ઉચ્ચ-સ્નિગ્ધતાવાળા HPS સતત તબક્કામાં વિખરાયેલા તબક્કા તરીકે વિખેરાય છે, જે અનુકૂળ નથી. વિખરાયેલા તબક્કાના સમાન વિતરણ માટે; ઉચ્ચ એચપીએમસી સામગ્રી (3:7 એચપીએસ/એચપીએમસી) સાથેની સંયુક્ત ફિલ્મમાં, ઓછી સ્નિગ્ધતાવાળા એચપીએમસી સતત તબક્કામાં પરિવર્તિત થાય છે, અને ચીકણું એચપીએસ ઓછી સ્નિગ્ધતાવાળા એચપીએમસી તબક્કામાં વિખરાયેલા તબક્કા તરીકે વિખેરાય છે, જે માટે અનુકૂળ છે. સજાતીય તબક્કાની રચના. સંયોજન સિસ્ટમ.

તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે તમામ સંયુક્ત ફિલ્મો રફ અને અસંગત સપાટીની રચનાઓ દર્શાવતી હોવા છતાં, કોઈ સ્પષ્ટ તબક્કો ઈન્ટરફેસ જોવા મળતો નથી, જે દર્શાવે છે કે HPMC અને HPS સારી સુસંગતતા ધરાવે છે. PEG જેવા પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ વિનાની HPMC/સ્ટાર્ચ સંયુક્ત ફિલ્મો સ્પષ્ટ તબક્કા અલગતા [301] દર્શાવે છે, આમ સૂચવે છે કે સ્ટાર્ચ અને PEG પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ બંનેના હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ ફેરફાર સંયુક્ત-સિસ્ટમની સુસંગતતાને સુધારી શકે છે.

3.3.2 ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોનું ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો વિશ્લેષણ

HPMC/HPS ની ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોના પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશન ગુણધર્મો વિવિધ ગુણોત્તર સાથે યુવી-વિઝ સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર દ્વારા ચકાસવામાં આવ્યા હતા, અને યુવી સ્પેક્ટ્રા આકૃતિ 3-2 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સ મૂલ્ય જેટલું મોટું છે, ફિલ્મ વધુ સમાન અને પારદર્શક છે; તેનાથી વિપરીત, પ્રકાશ પ્રસારણ મૂલ્ય જેટલું નાનું છે, ફિલ્મ વધુ અસમાન અને અપારદર્શક છે. તે આકૃતિ 3-2(a) પરથી જોઈ શકાય છે કે તમામ સંયુક્ત ફિલ્મો સંપૂર્ણ તરંગલંબાઇ સ્કેનિંગ શ્રેણીમાં સ્કેનિંગ તરંગલંબાઇના વધારા સાથે સમાન વલણ દર્શાવે છે, અને તરંગલંબાઇના વધારા સાથે પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સ ધીમે ધીમે વધે છે. 350nm પર, વણાંકો ઉચ્ચપ્રદેશ તરફ વળે છે.

સરખામણી માટે 500nm ની તરંગલંબાઇ પર ટ્રાન્સમિટન્સ પસંદ કરો, આકૃતિ 3-2(b) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, શુદ્ધ HPS ફિલ્મનું ટ્રાન્સમિટન્સ શુદ્ધ HPMC ફિલ્મ કરતાં ઓછું છે, અને HPMC સામગ્રીના વધારા સાથે, ટ્રાન્સમિટન્સ પહેલા ઘટે છે, અને પછી ન્યૂનતમ મૂલ્ય સુધી પહોંચ્યા પછી વધારો. જ્યારે HPMC સામગ્રી વધીને 70% થઈ ગઈ, ત્યારે સંયુક્ત ફિલ્મનું પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સ શુદ્ધ HPS કરતા વધારે હતું. તે જાણીતું છે કે સજાતીય સિસ્ટમ બહેતર પ્રકાશ પ્રસારણ પ્રદર્શિત કરશે, અને તેનું યુવી-માપાયેલ ટ્રાન્સમિટન્સ મૂલ્ય સામાન્ય રીતે વધારે છે; અસંગત સામગ્રી સામાન્ય રીતે વધુ અપારદર્શક હોય છે અને તેમાં યુવી ટ્રાન્સમિટન્સ મૂલ્યો ઓછા હોય છે. સંયુક્ત ફિલ્મોના ટ્રાન્સમિટન્સ મૂલ્યો (7:3, 5:5) શુદ્ધ HPS અને HPMC ફિલ્મો કરતાં ઓછા હતા, જે દર્શાવે છે કે HPS અને HPMC ના બે ઘટકો વચ્ચે તબક્કાવાર વિભાજનની ચોક્કસ ડિગ્રી હતી.

ફિગ. 3-2 HPS/HPMC મિશ્રણ ફિલ્મો માટે તમામ તરંગલંબાઇ (a), અને 500 nm (b) પર યુવી સ્પેક્ટ્રા. બાર સરેરાશ ±પ્રમાણભૂત વિચલનો દર્શાવે છે. એસી: વિવિધ બ્લેન્ડ રેશિયો (p < 0.05) સાથે વિવિધ અક્ષરો નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે, સંપૂર્ણ નિબંધમાં લાગુ કરવામાં આવે છે

3.3.3 ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોનું ગતિશીલ થર્મોમિકેનિકલ વિશ્લેષણ

આકૃતિ 3-3 વિવિધ ફોર્મ્યુલેશન સાથે HPMC/HPS ની ખાદ્ય ફિલ્મોના ગતિશીલ થર્મોમિકેનિકલ ગુણધર્મો દર્શાવે છે. આકૃતિ 3-3(a) પરથી જોઈ શકાય છે કે HPMC સામગ્રીના વધારા સાથે સ્ટોરેજ મોડ્યુલસ (E') ઘટે છે. વધુમાં, તાપમાન વધવા સાથે તમામ નમૂનાઓના સંગ્રહ મોડ્યુલસમાં ધીમે ધીમે ઘટાડો થયો, સિવાય કે શુદ્ધ HPS (10:0) ફિલ્મના સંગ્રહ મોડ્યુલસમાં તાપમાન 70 °C સુધી વધ્યા પછી થોડો વધારો થયો. ઊંચા તાપમાને, ઉચ્ચ એચપીએમસી સામગ્રી ધરાવતી સંયુક્ત ફિલ્મ માટે, સંયુક્ત ફિલ્મના સંગ્રહ મોડ્યુલસમાં તાપમાનમાં વધારો થવા સાથે સ્પષ્ટપણે નીચે તરફનું વલણ જોવા મળે છે; જ્યારે ઉચ્ચ એચપીએસ સામગ્રી સાથેના નમૂના માટે, તાપમાનના વધારા સાથે સંગ્રહ મોડ્યુલસ માત્ર સહેજ ઘટે છે.

ફિગ. 3-3 HPS/HPMC મિશ્રણ ફિલ્મોના સંગ્રહ મોડ્યુલસ (E′) (a) અને નુકશાન સ્પર્શક (tan δ) (b)

આકૃતિ 3-3(b) માંથી જોઈ શકાય છે કે HPMC સામગ્રી 30% (5:5, 3:7, 0:10) કરતાં વધુ હોય તેવા નમૂનાઓ બધા કાચના સંક્રમણની ટોચ દર્શાવે છે, અને HPMC સામગ્રીમાં વધારો સાથે, કાચનું સંક્રમણ, સંક્રમણ તાપમાન ઊંચા તાપમાને શિફ્ટ થયું, જે દર્શાવે છે કે HPMC પોલિમર સાંકળની લવચીકતા ઘટી છે. બીજી બાજુ, શુદ્ધ HPS પટલ 67 °C ની આસપાસ એક વિશાળ પરબિડીયું ટોચ દર્શાવે છે, જ્યારે 70% HPS સામગ્રી સાથે સંયુક્ત પટલમાં કોઈ સ્પષ્ટ કાચ સંક્રમણ નથી. આ એટલા માટે હોઈ શકે છે કારણ કે HPMC અને HPS વચ્ચે ચોક્કસ અંશે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે, આમ HPMC અને HPS ના મોલેક્યુલર સેગમેન્ટ્સની હિલચાલને પ્રતિબંધિત કરે છે.

3.3.4 ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોનું થર્મલ સ્થિરતા વિશ્લેષણ

ફિગ. 3-4 TGA વક્ર (a) અને તેમના વ્યુત્પન્ન (DTG) વળાંકો (b) HPS/HPMC મિશ્રણ ફિલ્મો

HPMC/HPS ની ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મની થર્મલ સ્થિરતા થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષક દ્વારા ચકાસવામાં આવી હતી. આકૃતિ 3-4 કમ્પોઝિટ ફિલ્મના થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક કર્વ (TGA) અને તેના વજન નુકશાન દર વળાંક (DTG) દર્શાવે છે. આકૃતિ 3-4(a) માં TGA વળાંકમાંથી, તે જોઈ શકાય છે કે વિવિધ ગુણોત્તર સાથે સંયુક્ત પટલના નમૂનાઓ તાપમાનના વધારા સાથે બે સ્પષ્ટ થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક પરિવર્તનના તબક્કા દર્શાવે છે. પોલિસેકરાઇડ મેક્રોમોલેક્યુલ દ્વારા શોષાયેલા પાણીના વોલેટિલાઇઝેશનને પરિણામે વાસ્તવિક થર્મલ ડિગ્રેડેશન થાય તે પહેલાં 30-180 °C પર વજન ઘટાડવાના નાના તબક્કામાં પરિણમે છે. ત્યારબાદ, 300~450 °C પર વજન ઘટાડવાનો મોટો તબક્કો છે, અહીં HPMC અને HPSનો થર્મલ ડિગ્રેડેશન તબક્કો છે.

આકૃતિ 3-4(b) માં DTG વળાંકો પરથી, તે જોઈ શકાય છે કે શુદ્ધ HPS અને શુદ્ધ HPMC નું થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક તાપમાન અનુક્રમે 338 °C અને 400 °C છે, અને શુદ્ધ HPMC નું થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક તાપમાન છે. HPS કરતા વધારે છે, જે દર્શાવે છે કે HPS કરતાં HPMC સારી થર્મલ સ્થિરતા. જ્યારે HPMC સામગ્રી 30% (7:3) હતી, ત્યારે એક જ શિખર 347 °C પર દેખાયો, જે HPS ની લાક્ષણિકતા ટોચને અનુરૂપ છે, પરંતુ તાપમાન HPS ના થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક કરતા વધારે હતું; જ્યારે HPMC સામગ્રી 70% ( 3:7) હતી, ત્યારે HPMC ની માત્ર લાક્ષણિક ટોચ 400 °C પર દેખાઈ હતી; જ્યારે HPMC ની સામગ્રી 50% હતી, ત્યારે DTG વળાંક પર બે થર્મલ ડિગ્રેડેશન શિખરો દેખાયા હતા, અનુક્રમે 345 °C અને 396 °C. શિખરો અનુક્રમે HPS અને HPMC ના લાક્ષણિક શિખરોને અનુરૂપ છે, પરંતુ HPS ને અનુરૂપ થર્મલ ડિગ્રેડેશન શિખર નાનું છે, અને બંને શિખરો ચોક્કસ પાળી ધરાવે છે. તે જોઈ શકાય છે કે મોટાભાગના સંયુક્ત પટલ ચોક્કસ ઘટકને અનુરૂપ એક લાક્ષણિક એક શિખર દર્શાવે છે, અને તે શુદ્ધ ઘટક પટલની તુલનામાં સરભર થાય છે, જે સૂચવે છે કે HPMC અને HPS ઘટકો વચ્ચે ચોક્કસ તફાવત છે. સુસંગતતાની ડિગ્રી. સંયુક્ત પટલનું થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક તાપમાન શુદ્ધ HPS કરતા વધારે હતું, જે દર્શાવે છે કે HPMC ચોક્કસ હદ સુધી HPS મેમ્બ્રેનની થર્મલ સ્થિરતાને સુધારી શકે છે.

3.3.5 ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મનું યાંત્રિક ગુણધર્મો વિશ્લેષણ

HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મોના વિવિધ ગુણોત્તરો સાથેના તાણયુક્ત ગુણધર્મો 25 °C, 57% અને 75% ની સાપેક્ષ ભેજ પર યાંત્રિક મિલકત વિશ્લેષક દ્વારા માપવામાં આવ્યા હતા. આકૃતિ 3-5 વિવિધ સાપેક્ષ ભેજ હેઠળ વિવિધ ગુણોત્તર સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મોની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ (a), વિરામ પર વિસ્તરણ (b) અને તાણ શક્તિ (c) દર્શાવે છે. આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે જ્યારે સાપેક્ષ ભેજ 57% હોય છે, ત્યારે શુદ્ધ HPS ફિલ્મની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને તાણ શક્તિ સૌથી મોટી હોય છે, અને શુદ્ધ HPMC સૌથી નાની હોય છે. HPS સામગ્રીના વધારા સાથે, સંયુક્ત ફિલ્મોની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને તાણ શક્તિ સતત વધી છે. શુદ્ધ એચપીએમસી પટલના વિરામ સમયે વિસ્તરણ શુદ્ધ એચપીએસ પટલ કરતાં ઘણું મોટું છે, અને બંને સંયુક્ત પટલ કરતાં વધુ છે.

જ્યારે સાપેક્ષ ભેજ 57% સાપેક્ષ ભેજની તુલનામાં વધુ (75%) હતો, ત્યારે તમામ નમૂનાઓની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને તાણ શક્તિમાં ઘટાડો થયો હતો, જ્યારે વિરામ સમયે વિસ્તરણ નોંધપાત્ર રીતે વધ્યું હતું. આ મુખ્યત્વે એટલા માટે છે કારણ કે પાણી, સામાન્યકૃત પ્લાસ્ટિસાઇઝર તરીકે, HPMC અને HPS મેટ્રિક્સને પાતળું કરી શકે છે, પોલિમર સાંકળો વચ્ચેનું બળ ઘટાડી શકે છે અને પોલિમર સેગમેન્ટ્સની ગતિશીલતામાં સુધારો કરી શકે છે. ઉચ્ચ સાપેક્ષ ભેજ પર, શુદ્ધ એચપીએમસી ફિલ્મોની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને તાણ શક્તિ શુદ્ધ એચપીએસ ફિલ્મોની તુલનામાં વધુ હતી, પરંતુ વિરામ સમયે વિસ્તરણ ઓછું હતું, પરિણામે જે નીચી ભેજના પરિણામોથી સંપૂર્ણપણે અલગ હતું. તે નોંધવું યોગ્ય છે કે 75% ની ઊંચી ભેજ પર ઘટક ગુણોત્તર સાથે સંયુક્ત ફિલ્મોના યાંત્રિક ગુણધર્મોની ભિન્નતા 57% ની સાપેક્ષ ભેજવાળા કેસની તુલનામાં ઓછી ભેજ પર સંપૂર્ણપણે વિપરીત છે. ઉચ્ચ ભેજ હેઠળ, ફિલ્મની ભેજનું પ્રમાણ વધે છે, અને પાણી માત્ર પોલિમર મેટ્રિક્સ પર ચોક્કસ પ્લાસ્ટિસાઇઝિંગ અસર કરે છે, પરંતુ સ્ટાર્ચના પુનઃસ્થાપનને પણ પ્રોત્સાહન આપે છે. HPMC ની સરખામણીમાં, HPS માં પુનઃપ્રક્રિયા કરવાની પ્રબળ વલણ છે, તેથી HPS પર સંબંધિત ભેજની અસર HPMC કરતા ઘણી વધારે છે.

ફિગ. 3-5 HPS/HPMC ફિલ્મોના વિવિધ HPS/HPMC ગુણોત્તરો સાથે વિવિધ સંબંધિત નમ્રતા (RH) પરિસ્થિતિઓમાં સંતુલિત તાણ ગુણધર્મો. *: વિવિધ સંખ્યાના અક્ષરો વિવિધ આરએચ સાથે નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોય છે, જે સંપૂર્ણ નિબંધમાં લાગુ પડે છે

3.3.6 ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોની ઓક્સિજન અભેદ્યતાનું વિશ્લેષણ

ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મનો ઉપયોગ ખોરાકના શેલ્ફ લાઇફને વધારવા માટે ફૂડ પેકેજિંગ સામગ્રી તરીકે થાય છે, અને તેનું ઓક્સિજન અવરોધ પ્રદર્શન મહત્વપૂર્ણ સૂચકોમાંનું એક છે. તેથી, HPMC/HPS ના વિવિધ ગુણોત્તર સાથે ખાદ્ય ફિલ્મોના ઓક્સિજન ટ્રાન્સમિશન દર 23 °C ના તાપમાને માપવામાં આવ્યા હતા, અને પરિણામો આકૃતિ 3-6 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે શુદ્ધ HPS પટલની ઓક્સિજન અભેદ્યતા શુદ્ધ HPMC પટલ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછી છે, જે દર્શાવે છે કે HPS પટલ HPMC પટલ કરતાં વધુ સારી ઓક્સિજન અવરોધક ગુણધર્મો ધરાવે છે. ઓછી સ્નિગ્ધતા અને આકારહીન પ્રદેશોના અસ્તિત્વને કારણે, HPMC ફિલ્મમાં પ્રમાણમાં છૂટક ઓછી ઘનતાવાળા નેટવર્ક માળખું રચવામાં સરળ છે; HPS ની સરખામણીમાં, તે પુનઃસ્થાપિત કરવાની ઊંચી વૃત્તિ ધરાવે છે, અને ફિલ્મમાં ગાઢ માળખું બનાવવું સરળ છે. ઘણા અભ્યાસો દર્શાવે છે કે સ્ટાર્ચ ફિલ્મોમાં અન્ય પોલિમર [139, 301, 335, 336] ની સરખામણીમાં સારી ઓક્સિજન અવરોધક ગુણધર્મો હોય છે.

ફિગ. 3-6 HPS/HPMC મિશ્રણ ફિલ્મોની ઓક્સિજન અભેદ્યતા

HPS ના ઉમેરાથી HPMC મેમ્બ્રેનની ઓક્સિજન અભેદ્યતા નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે, અને HPS સામગ્રીના વધારા સાથે સંયુક્ત પટલની ઓક્સિજન અભેદ્યતામાં તીવ્ર ઘટાડો થાય છે. ઓક્સિજન-અભેદ્ય HPS ના ઉમેરાથી સંયુક્ત પટલમાં ઓક્સિજન ચેનલની ટોર્ટ્યુસિટી વધી શકે છે, જે બદલામાં ઓક્સિજનના પ્રવેશ દરમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે અને અંતે ઓક્સિજનની અભેદ્યતા ઓછી થાય છે. અન્ય મૂળ સ્ટાર્ચ [139,301] માટે સમાન પરિણામોની જાણ કરવામાં આવી છે.

3.4 આ પ્રકરણનો સારાંશ

આ પ્રકરણમાં, મુખ્ય કાચા માલ તરીકે HPMC અને HPS નો ઉપયોગ કરીને, અને પ્લાસ્ટિસાઇઝર તરીકે પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલ ઉમેરીને, HPMC/HPS ની ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મો વિવિધ ગુણોત્તર સાથે કાસ્ટિંગ પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવી હતી. ઇલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપી સ્કેન કરીને ઘટકોના સહજ ગુણધર્મો અને સંયુક્ત પટલના માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી પર સંયોજન ગુણોત્તરના પ્રભાવનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો; મિકેનિકલ-પ્રોપર્ટીઝ ટેસ્ટર દ્વારા સંયુક્ત પટલના યાંત્રિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. ઘટકોના સહજ ગુણધર્મો અને ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મો અને સંયુક્ત ફિલ્મના પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સ પર સંયોજન ગુણોત્તરનો પ્રભાવ ઓક્સિજન ટ્રાન્સમિટન્સ ટેસ્ટર અને યુવી-વિસ સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર દ્વારા અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી, થર્મોગ્રાવિમેટ્રિક વિશ્લેષણ અને ગતિશીલ થર્મલ વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. યાંત્રિક વિશ્લેષણ અને અન્ય વિશ્લેષણાત્મક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ ઠંડા-ગરમ જેલ સંયોજન સિસ્ટમની સુસંગતતા અને તબક્કાના વિભાજનનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. મુખ્ય તારણો નીચે મુજબ છે:

1. શુદ્ધ HPMC ની સરખામણીમાં, શુદ્ધ HPS એ સજાતીય અને સુંવાળી માઇક્રોસ્કોપિક સપાટી મોર્ફોલોજી બનાવવા માટે સરળ છે. ઠંડકની પ્રક્રિયા દરમિયાન સ્ટાર્ચના જલીય દ્રાવણમાં સ્ટાર્ચ મેક્રોમોલેક્યુલ્સ (એમાલોઝ પરમાણુઓ અને એમીલોપેક્ટીન પરમાણુઓ) ની વધુ સારી પરમાણુ પુનઃ ગોઠવણીને કારણે આ મુખ્યત્વે છે.
2. ઉચ્ચ એચપીએમસી સામગ્રીવાળા સંયોજનો સજાતીય પટલ રચનાઓ રચવાની શક્યતા વધારે છે. આ મુખ્યત્વે HPMC અને HPS ના જેલ ગુણધર્મો પર આધારિત છે. ફિલ્મ-રચના તાપમાન પર, HPMC અને HPS અનુક્રમે ઓછી-સ્નિગ્ધતા સોલ્યુશન સ્થિતિ અને ઉચ્ચ-સ્નિગ્ધતા જેલ સ્થિતિ દર્શાવે છે. ઉચ્ચ-સ્નિગ્ધતા વિખરાયેલો તબક્કો નીચી-સ્નિગ્ધતા સતત તબક્કામાં વિખેરાઈ જાય છે. , સજાતીય સિસ્ટમ બનાવવી સરળ છે.
3. સાપેક્ષ ભેજ HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મોના યાંત્રિક ગુણધર્મો પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે, અને HPS સામગ્રીના વધારા સાથે તેની અસરની ડિગ્રી વધે છે. નીચા સાપેક્ષ ભેજ પર, HPS સામગ્રીના વધારા સાથે સંયુક્ત ફિલ્મોની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને તાણ શક્તિ બંનેમાં વધારો થયો છે, અને સંયુક્ત ફિલ્મોના વિરામ સમયે વિસ્તરણ શુદ્ધ ઘટક ફિલ્મો કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછું હતું. સાપેક્ષ ભેજના વધારા સાથે, સંયુક્ત ફિલ્મની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને તાણ શક્તિમાં ઘટાડો થયો, અને વિરામ સમયે વિસ્તરણ નોંધપાત્ર રીતે વધ્યું, અને સંયુક્ત ફિલ્મના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને સંયોજન ગુણોત્તર વચ્ચેના સંબંધમાં સંપૂર્ણપણે વિપરીત ફેરફારની પેટર્ન જોવા મળી. સંબંધિત ભેજ. વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર સાથે સંયુક્ત પટલના યાંત્રિક ગુણધર્મો વિવિધ સંબંધિત ભેજની પરિસ્થિતિઓમાં આંતરછેદ દર્શાવે છે, જે વિવિધ એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓ અનુસાર ઉત્પાદન પ્રદર્શનને શ્રેષ્ઠ બનાવવાની શક્યતા પૂરી પાડે છે.
4. HPS ના ઉમેરાથી સંયુક્ત પટલના ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો છે. HPS સામગ્રીના વધારા સાથે સંયુક્ત પટલની ઓક્સિજન અભેદ્યતામાં તીવ્ર ઘટાડો થયો.
5. HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં, બે ઘટકો વચ્ચે ચોક્કસ સુસંગતતા છે. તમામ સંયુક્ત ફિલ્મોની SEM ઈમેજોમાં કોઈ સ્પષ્ટ બે-તબક્કા ઈન્ટરફેસ જોવા મળ્યું ન હતું, મોટાભાગની સંયુક્ત ફિલ્મોમાં DMA પરિણામોમાં માત્ર એક ગ્લાસ સંક્રમણ બિંદુ હતું, અને મોટાભાગની સંયુક્તના DTG વણાંકોમાં માત્ર એક થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક દેખાયું હતું. ફિલ્મો તે દર્શાવે છે કે HPMC અને HPS વચ્ચે ચોક્કસ વર્ણનાત્મકતા છે.

ઉપરોક્ત પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે HPS અને HPMC નું સંયોજન માત્ર HPMC ખાદ્ય ફિલ્મના ઉત્પાદન ખર્ચને ઘટાડી શકતું નથી, પરંતુ તેની કામગીરીમાં પણ સુધારો કરી શકે છે. ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મના યાંત્રિક ગુણધર્મો, ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મો અને ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો બે ઘટકોના સંયોજન ગુણોત્તર અને બાહ્ય વાતાવરણની સંબંધિત ભેજને સમાયોજિત કરીને પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

પ્રકરણ 4 HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના માઇક્રોમોર્ફોલોજી અને યાંત્રિક ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ

મેટલ એલોય મિશ્રણ દરમિયાન ઉચ્ચ મિશ્રણ એન્ટ્રોપીની તુલનામાં, પોલિમર સંયોજન દરમિયાન મિશ્રણની એન્ટ્રોપી સામાન્ય રીતે ખૂબ ઓછી હોય છે, અને સંયોજન દરમિયાન સંયોજનની ગરમી સામાન્ય રીતે હકારાત્મક હોય છે, પરિણામે પોલિમર સંયોજન પ્રક્રિયાઓ થાય છે. ધ ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી ફેરફાર સકારાત્મક છે (���>), તેથી, પોલિમર ફોર્મ્યુલેશન તબક્કા-વિભાજિત દ્વિ-તબક્કાની સિસ્ટમો બનાવે છે, અને સંપૂર્ણ સુસંગત પોલિમર ફોર્મ્યુલેશન ખૂબ જ દુર્લભ છે [242].

મિશ્રિત સંયોજન પ્રણાલીઓ સામાન્ય રીતે થર્મોડાયનેમિક્સમાં પરમાણુ-સ્તરની અયોગ્યતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે અને સજાતીય સંયોજનો બનાવે છે, તેથી મોટાભાગની પોલિમર સંયોજન પ્રણાલીઓ અવિભાજ્ય હોય છે. જો કે, ઘણી પોલિમર કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ્સ ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં સુસંગત સ્થિતિમાં પહોંચી શકે છે અને ચોક્કસ સુસંગતતા [257] સાથે સંયોજન સિસ્ટમ બની શકે છે.

પોલિમર કમ્પોઝિટ સિસ્ટમ્સના યાંત્રિક ગુણધર્મો જેવા મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો તેમના ઘટકોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અને તબક્કાના મોર્ફોલોજી પર મોટી હદ સુધી આધાર રાખે છે, ખાસ કરીને ઘટકો વચ્ચેની સુસંગતતા અને સતત અને વિખેરાયેલા તબક્કાઓની રચના [301]. તેથી, સંયુક્ત પ્રણાલીના માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવો અને તેમની વચ્ચે સંબંધ સ્થાપિત કરવો તે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, જે સંયુક્ત સિસ્ટમની તબક્કાની રચના અને સુસંગતતાને નિયંત્રિત કરીને સંયુક્ત સામગ્રીના ગુણધર્મોને નિયંત્રિત કરવા માટે ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે.

જટિલ સિસ્ટમના મોર્ફોલોજી અને તબક્કાના ડાયાગ્રામનો અભ્યાસ કરવાની પ્રક્રિયામાં, વિવિધ ઘટકોને અલગ પાડવા માટે યોગ્ય માધ્યમો પસંદ કરવાનું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. જો કે, એચપીએમસી અને એચપીએસ વચ્ચેનો તફાવત તદ્દન મુશ્કેલ છે, કારણ કે બંનેમાં સારી પારદર્શિતા અને સમાન રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે, તેથી ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપી દ્વારા બે ઘટકોને અલગ પાડવાનું મુશ્કેલ છે; વધુમાં, કારણ કે બંને કાર્બનિક કાર્બન-આધારિત સામગ્રી છે, તેથી બંનેમાં સમાન ઉર્જા શોષણ છે, તેથી ઘટકોની જોડીને ચોક્કસ રીતે અલગ પાડવા માટે ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી સ્કેન કરવા માટે પણ મુશ્કેલ છે. ફૌરિયર ટ્રાન્સફોર્મ ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી 1180-953 સેમી-1 પર પોલિસેકરાઇડ બેન્ડના ક્ષેત્રફળ અને 1750-1483 સેમી-1 [52, 337], પરંતુ આ ટેકનિક ખૂબ જ જટિલ છે અને સામાન્ય રીતે HPMC/HPS હાઇબ્રિડ સિસ્ટમ્સ માટે પૂરતો કોન્ટ્રાસ્ટ જનરેટ કરવા માટે સિંક્રોટ્રોન રેડિયેશન ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ ઇન્ફ્રારેડ તકનીકોની જરૂર પડે છે. ઘટકોના આ વિભાજનને પ્રાપ્ત કરવા માટેની તકનીકો પણ છે, જેમ કે ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી અને નાના-એંગલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગ, પરંતુ આ તકનીકો સામાન્ય રીતે જટિલ છે [338]. આ વિષયમાં, સરળ આયોડિન ડાઈંગ ઓપ્ટિકલ માઈક્રોસ્કોપ પૃથ્થકરણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને સિદ્ધાંત કે એમાયલોઝ હેલિકલ સ્ટ્રક્ચરનો અંતિમ જૂથ આયોડિન સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને સમાવેશ સંકુલ બનાવે છે તેનો ઉપયોગ આયોડિન ડાઈંગ દ્વારા HPMC/HPS સંયોજન સિસ્ટમને રંગવા માટે થાય છે, તેથી કે HPS ઘટકોને HPMC ઘટકોથી પ્રકાશ માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ તેમના વિવિધ રંગો દ્વારા અલગ પાડવામાં આવ્યા હતા. તેથી, આયોડિન ડાઇંગ ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ પૃથ્થકરણ પદ્ધતિ એ સ્ટાર્ચ-આધારિત જટિલ સિસ્ટમોના મોર્ફોલોજી અને તબક્કા ડાયાગ્રામ માટે એક સરળ અને અસરકારક સંશોધન પદ્ધતિ છે.

આ પ્રકરણમાં, માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી, તબક્કા વિતરણ, તબક્કા સંક્રમણ અને HPMC/HPS સંયોજન સિસ્ટમના અન્ય માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર્સનો આયોડિન ડાઇંગ ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ વિશ્લેષણ દ્વારા અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો; અને યાંત્રિક ગુણધર્મો અને અન્ય મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો; અને વિવિધ સોલ્યુશન સાંદ્રતા અને સંયોજન ગુણોત્તરના માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મોના સહસંબંધ વિશ્લેષણ દ્વારા, HPMC/HPS સંયોજન સિસ્ટમના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત કરવામાં આવ્યો હતો, HPMC/HPS ને નિયંત્રિત કરવા માટે. સંયુક્ત સામગ્રીના ગુણધર્મો માટે આધાર પૂરો પાડો.

4.1 સામગ્રી અને સાધનો

4.1.1 મુખ્ય પ્રાયોગિક સામગ્રી

4.2 પ્રાયોગિક પદ્ધતિ

4.2.1 HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનની તૈયારી

HPMC સોલ્યુશન અને HPS સોલ્યુશન 3%, 5%, 7% અને 9% એકાગ્રતા પર તૈયાર કરો, તૈયારી પદ્ધતિ માટે 2.2.1 જુઓ. HPMC સોલ્યુશન અને HPS સોલ્યુશનને 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: અનુસાર મિક્સ કરો 30 મિનિટ માટે 21 °C પર 250 rmp/min ની ઝડપે 100 વિવિધ ગુણોત્તર મિશ્ર કરવામાં આવ્યા હતા, અને વિવિધ સાંદ્રતા અને વિવિધ ગુણોત્તર સાથે મિશ્ર ઉકેલો મેળવવામાં આવ્યા હતા.

4.2.2 HPMC/HPS સંયુક્ત પટલની તૈયારી

જુઓ 3.2.1.

4.2.3 HPMC/HPS સંયુક્ત કેપ્સ્યુલ્સની તૈયારી

2.2.1 માં પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરેલા સોલ્યુશનનો સંદર્ભ લો, ડૂબવા માટે સ્ટેનલેસ-સ્ટીલ મોલ્ડનો ઉપયોગ કરો અને તેને 37 °C પર સૂકવો. સૂકા કેપ્સ્યુલ્સને બહાર કાઢો, વધુને કાપી નાખો અને જોડી બનાવવા માટે તેમને એકસાથે મૂકો.

4.2.4 HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મ ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ

4.2.4.1 ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપી વિશ્લેષણના સિદ્ધાંતો

ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ બહિર્મુખ લેન્સ દ્વારા મેગ્નિફાઇંગ ઇમેજિંગના ઓપ્ટિકલ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરે છે, અને નજીકના નાના પદાર્થોના શરૂઆતના ખૂણાને આંખો સુધી વિસ્તૃત કરવા માટે બે કન્વર્જિંગ લેન્સનો ઉપયોગ કરે છે, અને નાના પદાર્થોના કદને વિસ્તૃત કરે છે જે માનવ આંખ દ્વારા ઓળખી શકાતા નથી. જ્યાં સુધી માનવ આંખ દ્વારા પદાર્થોનું કદ જાણી શકાય નહીં.

4.2.4.2 ટેસ્ટ પદ્ધતિ

વિવિધ સાંદ્રતા અને સંયોજન ગુણોત્તરના HPMC/HPS સંયોજન ઉકેલોને 21 °C પર બહાર કાઢવામાં આવ્યા હતા, કાચની સ્લાઇડ પર છોડવામાં આવ્યા હતા, પાતળા સ્તરમાં નાખવામાં આવ્યા હતા અને સમાન તાપમાને સૂકવવામાં આવ્યા હતા. ફિલ્મોને 1% આયોડિન સોલ્યુશન (1 ગ્રામ આયોડિન અને 10 ગ્રામ પોટેશિયમ આયોડાઇડ 100-mL વોલ્યુમેટ્રિક ફ્લાસ્કમાં મૂકવામાં આવ્યા હતા, અને ઇથેનોલમાં ઓગળવામાં આવ્યા હતા) સાથે સ્ટેન કરવામાં આવ્યા હતા, નિરીક્ષણ અને ફોટોગ્રાફ માટે પ્રકાશ માઇક્રોસ્કોપના ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવ્યા હતા.

4.2.5 HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મનું લાઇટ ટ્રાન્સમિટન્સ

4.2.5.1 યુવી-વિઝ સ્પેક્ટ્રોફોટોમેટ્રીનું વિશ્લેષણ સિદ્ધાંત

3.2.3.1 જેવું જ.

4.2.5.1 ટેસ્ટ પદ્ધતિ

જુઓ 3.2.3.2.

4.2.6 એચપીએમસી/એચપીએસ સંયુક્ત ફિલ્મોના તાણ ગુણધર્મો

4.2.6.1 તાણયુક્ત મિલકત વિશ્લેષણનો સિદ્ધાંત

3.2.3.1 જેવું જ.

4.2.6.1 ટેસ્ટ પદ્ધતિ

48 કલાક માટે 73% ભેજ પર સંતુલન કર્યા પછી નમૂનાઓનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. પરીક્ષણ પદ્ધતિ માટે 3.2.3.2 જુઓ.

4.3 પરિણામો અને ચર્ચા

4.3.1 ઉત્પાદન પારદર્શિતા અવલોકન

આકૃતિ 4-1 70:30 સંયોજન ગુણોત્તરમાં HPMC અને HPS ને સંયોજન કરીને તૈયાર કરવામાં આવેલી ખાદ્ય ફિલ્મો અને કેપ્સ્યુલ્સ દર્શાવે છે. આકૃતિમાંથી જોઈ શકાય છે તેમ, ઉત્પાદનોમાં સારી પારદર્શિતા હોય છે, જે દર્શાવે છે કે HPMC અને HPS સમાન રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો ધરાવે છે, અને બંનેને સંયોજન કર્યા પછી એક સમાન સંયોજન મેળવી શકાય છે.

4.3.2 સ્ટેનિંગ પહેલાં અને પછી HPMC/HPS સંકુલની ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ છબીઓ

આકૃતિ 4-2 ઓપ્ટિકલ માઈક્રોસ્કોપ હેઠળ અવલોકન કરાયેલ વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર સાથે એચપીએમસી/એચપીએસ સંકુલના રંગ પહેલા અને પછી લાક્ષણિક મોર્ફોલોજી દર્શાવે છે. આકૃતિમાંથી જોઈ શકાય છે તેમ, સ્ટેઇન્ડ આકૃતિમાં HPMC તબક્કા અને HPS તબક્કાને અલગ પાડવું મુશ્કેલ છે; રંગીન શુદ્ધ એચપીએમસી અને શુદ્ધ એચપીએસ તેમના પોતાના અનન્ય રંગો દર્શાવે છે, કારણ કે આયોડિન સ્ટેનિંગ દ્વારા એચપીએસ અને આયોડિનની પ્રતિક્રિયાથી તેનો રંગ ઘાટો બને છે. તેથી, HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં બે તબક્કાઓ સરળ અને સ્પષ્ટ રીતે અલગ પાડવામાં આવે છે, જે આગળ સાબિત કરે છે કે HPMC અને HPS મિશ્રિત નથી અને એકરૂપ સંયોજન બનાવી શકતા નથી. આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે, જેમ જેમ HPS સામગ્રી વધે છે તેમ, આકૃતિમાં ડાર્ક એરિયા (HPS તબક્કો) નું ક્ષેત્રફળ અપેક્ષા મુજબ વધતું જાય છે, આમ આ પ્રક્રિયા દરમિયાન બે-તબક્કાની પુન: ગોઠવણી થાય છે તેની પુષ્ટિ થાય છે. જ્યારે HPMC ની સામગ્રી 40% થી વધુ હોય છે, ત્યારે HPMC સતત તબક્કાની સ્થિતિ રજૂ કરે છે, અને HPS એ HPMC ના સતત તબક્કામાં વિખરાયેલા તબક્કા તરીકે વિખેરાઈ જાય છે. તેનાથી વિપરીત, જ્યારે HPMC ની સામગ્રી 40% કરતા ઓછી હોય છે, ત્યારે HPS સતત તબક્કાની સ્થિતિ રજૂ કરે છે, અને HPMC HPS ના સતત તબક્કામાં વિખરાયેલા તબક્કા તરીકે વિખેરાઈ જાય છે. તેથી, 5% HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનમાં, HPS સામગ્રીની વૃદ્ધિ સાથે, જ્યારે સંયોજન ગુણોત્તર HPMC/HPS 40:60 હતો ત્યારે વિપરીત બન્યું. સતત તબક્કો પ્રારંભિક HPMC તબક્કાથી પછીના HPS તબક્કામાં બદલાય છે. તબક્કાના આકારનું અવલોકન કરીને, તે જોઈ શકાય છે કે HPS મેટ્રિક્સમાં HPMC તબક્કો વિખર્યા પછી ગોળાકાર છે, જ્યારે HPMC મેટ્રિક્સમાં HPS તબક્કાનો વિખરાયેલો આકાર વધુ અનિયમિત છે.

તદુપરાંત, એચપીએમસી/એચપીએસ સંકુલમાં રંગ કર્યા પછી (મેસોફેસ પરિસ્થિતિને ધ્યાનમાં લીધા વિના) હળવા રંગના વિસ્તાર (એચપીએમસી) થી ઘેરા રંગના વિસ્તાર (એચપીએસ) ના ક્ષેત્રફળના ગુણોત્તરની ગણતરી કરીને, તે જાણવા મળ્યું કે આ વિસ્તાર આકૃતિમાં HPMC (પ્રકાશ રંગ)/HPS (શ્યામ રંગ) ગુણોત્તર વાસ્તવિક HPMC/HPS સંયોજન ગુણોત્તર કરતા હંમેશા મોટો હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, 50:50 ના સંયોજન ગુણોત્તર સાથે HPMC/HPS સંયોજનના સ્ટેનિંગ ડાયાગ્રામમાં, ઇન્ટરફેસ વિસ્તારમાં HPS ના ક્ષેત્રફળની ગણતરી કરવામાં આવતી નથી, અને પ્રકાશ/શ્યામ વિસ્તારનો ગુણોત્તર 71/29 છે. આ પરિણામ HPMC/HPS સંયુક્ત સિસ્ટમમાં મોટી સંખ્યામાં મેસોફેસીસના અસ્તિત્વની પુષ્ટિ કરે છે.

તે જાણીતું છે કે સંપૂર્ણપણે સુસંગત પોલિમર સંયોજન સિસ્ટમો ખૂબ જ દુર્લભ છે કારણ કે પોલિમર સંયોજન પ્રક્રિયા દરમિયાન, સંયોજનની ગરમી સામાન્ય રીતે હકારાત્મક હોય છે અને સંયોજનની એન્ટ્રોપી સામાન્ય રીતે થોડો બદલાય છે, આમ સંયોજન દરમિયાન મુક્ત ઊર્જા હકારાત્મક મૂલ્યમાં બદલાય છે. જો કે, HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં, HPMC અને HPS હજુ પણ વધુ પ્રમાણમાં સુસંગતતા બતાવવાનું વચન આપે છે, કારણ કે HPMC અને HPS બંને હાઇડ્રોફિલિક પોલિસેકરાઇડ્સ છે, સમાન માળખાકીય એકમ ધરાવે છે - ગ્લુકોઝ, અને તે જ કાર્યાત્મક જૂથમાં ફેરફાર કરવામાં આવે છે. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં બહુવિધ મેસોફેસીસની ઘટના એ પણ સૂચવે છે કે સંયોજનમાં HPMC અને HPS ચોક્કસ અંશે સુસંગતતા ધરાવે છે, અને સમાન ઘટના સ્ટાર્ચ-પોલીવિનાઇલ આલ્કોહોલ મિશ્રણ સિસ્ટમમાં પ્લાસ્ટિસાઇઝર ઉમેરવામાં આવે છે. પણ દેખાયા હતા [339].

4.3.3 માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી અને સંયોજન સિસ્ટમના મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ

HPMC/HPS કમ્પોઝિટ સિસ્ટમની મોર્ફોલોજી, તબક્કા અલગ થવાની ઘટના, પારદર્શિતા અને યાંત્રિક ગુણધર્મો વચ્ચેના સંબંધનો વિગતવાર અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. આકૃતિ 4-3 HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની પારદર્શિતા અને તાણ મોડ્યુલસ જેવા મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો પર HPS સામગ્રીની અસર દર્શાવે છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે શુદ્ધ HPMC ની પારદર્શિતા શુદ્ધ HPS કરતા વધારે છે, મુખ્યત્વે કારણ કે સ્ટાર્ચનું પુનઃપ્રક્રિયાકરણ HPSની પારદર્શિતાને ઘટાડે છે, અને સ્ટાર્ચનું હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ ફેરફાર પણ પારદર્શિતામાં ઘટાડાનું એક મહત્વનું કારણ છે. એચપીએસ [340, 341]. તે આકૃતિ પરથી શોધી શકાય છે કે HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના ટ્રાન્સમિટન્સમાં HPS સામગ્રીના તફાવત સાથે ન્યૂનતમ મૂલ્ય હશે. 70% થી ઓછી HPS સામગ્રીની શ્રેણીમાં, સંયોજન સિસ્ટમનું પ્રસારણ, તેની સાથે વધે છે.iT HPS સામગ્રીના વધારા સાથે ઘટે છે; જ્યારે HPS સામગ્રી 70% થી વધી જાય છે, ત્યારે તે HPS સામગ્રીના વધારા સાથે વધે છે. આ ઘટનાનો અર્થ એવો થાય છે કે HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ અવિભાજ્ય છે, કારણ કે સિસ્ટમના તબક્કા અલગ થવાની ઘટના પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે. તેનાથી વિપરિત, યંગ્સ મોડ્યુલસ ઓફ ધ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ પણ વિવિધ પ્રમાણ સાથે ન્યૂનતમ પોઈન્ટ દેખાય છે, અને યંગ્સ મોડ્યુલસ HPS સામગ્રીના વધારા સાથે ઘટવાનું ચાલુ રાખ્યું હતું, અને HPS સામગ્રી 60% હતી ત્યારે સૌથી નીચા બિંદુએ પહોંચી હતી. મોડ્યુલસ વધવાનું ચાલુ રાખ્યું, અને મોડ્યુલસમાં થોડો વધારો થયો. એચપીએમસી/એચપીએસ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના યંગ્સ મોડ્યુલસે ન્યૂનતમ મૂલ્ય દર્શાવ્યું હતું, જે એ પણ દર્શાવે છે કે સંયોજન સિસ્ટમ એક અવિશ્વસનીય સિસ્ટમ છે. HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનો પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સનો સૌથી નીચો બિંદુ HPMC સતત તબક્કાથી વિખેરાયેલા તબક્કાના તબક્કાના સંક્રમણ બિંદુ સાથે સુસંગત છે અને આકૃતિ 4-2માં યંગના મોડ્યુલસ મૂલ્યના સૌથી નીચા બિંદુ સાથે સુસંગત છે.

4.3.4 સંયોજન સિસ્ટમના માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી પર સોલ્યુશનની સાંદ્રતાની અસર

આકૃતિ 4-4 HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના મોર્ફોલોજી અને તબક્કાના સંક્રમણ પર ઉકેલની સાંદ્રતાની અસર દર્શાવે છે. આકૃતિમાંથી જોઈ શકાય છે તેમ, 3% HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની ઓછી સાંદ્રતા, HPMC/HPS ના સંયોજન ગુણોત્તરમાં 40:60 છે, સહ-સતત રચનાનો દેખાવ જોઈ શકાય છે; જ્યારે 7% સોલ્યુશનની ઉચ્ચ સાંદ્રતામાં, આ સહ-સતત માળખું 50:50 ના સંયોજન ગુણોત્તર સાથે આકૃતિમાં જોવા મળે છે. આ પરિણામ દર્શાવે છે કે HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના તબક્કા સંક્રમણ બિંદુ ચોક્કસ સાંદ્રતા અવલંબન ધરાવે છે, અને તબક્કા સંક્રમણનો HPMC/HPS સંયોજન ગુણોત્તર સંયોજન સોલ્યુશન સાંદ્રતાના વધારા સાથે વધે છે, અને HPS સતત તબક્કાની રચના કરે છે. . . વધુમાં, HPMC સતત તબક્કામાં વિખરાયેલા HPS ડોમેન્સે એકાગ્રતાના ફેરફાર સાથે સમાન આકાર અને મોર્ફોલોજિસ દર્શાવ્યા હતા; જ્યારે HPMC સતત તબક્કામાં વિખરાયેલા HPMC વિખરાયેલા તબક્કાઓ વિવિધ સાંદ્રતામાં વિવિધ આકારો અને આકારશાસ્ત્ર દર્શાવે છે. અને સોલ્યુશનની સાંદ્રતામાં વધારો થવા સાથે, એચપીએમસીનો ફેલાવો વિસ્તાર વધુ ને વધુ અનિયમિત થતો ગયો. આ ઘટનાનું મુખ્ય કારણ એ છે કે HPS સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતા ઓરડાના તાપમાને HPMC સોલ્યુશન કરતાં ઘણી વધારે છે અને HPMC તબક્કાની સુઘડ ગોળાકાર સ્થિતિ બનાવવાની વૃત્તિ સપાટીના તણાવને કારણે દબાઈ જાય છે.

4.3.5 સંયોજન સિસ્ટમના યાંત્રિક ગુણધર્મો પર સોલ્યુશનની સાંદ્રતાની અસર

ફિગ. 4-4 ના મોર્ફોલોજીસને અનુરૂપ, ફિગ. 4-5 વિવિધ સાંદ્રતા ઉકેલો હેઠળ રચાયેલી સંયુક્ત ફિલ્મોના તાણ ગુણધર્મો દર્શાવે છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે HPMC/HPS સંયુક્ત સિસ્ટમના વિરામ વખતે યંગનું મોડ્યુલસ અને વિસ્તરણ સોલ્યુશન સાંદ્રતામાં વધારો સાથે ઘટે છે, જે આકૃતિ 4 માં સતત તબક્કામાંથી વિખરાયેલા તબક્કામાં HPMC ના ક્રમશઃ પરિવર્તન સાથે સુસંગત છે. -4. માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી સુસંગત છે. એચપીએમસી હોમોપોલિમરનું યંગ મોડ્યુલસ એચપીએસ કરતા વધારે હોવાથી, એવું અનુમાન કરવામાં આવે છે કે જ્યારે એચપીએમસી સતત તબક્કો હોય ત્યારે એચપીએમસી/એચપીએસ કમ્પોઝિટ સિસ્ટમના યંગ્સ મોડ્યુલસમાં સુધારો થશે.

4.4 આ પ્રકરણનો સારાંશ

આ પ્રકરણમાં, HPMC/HPS સંયોજન ઉકેલો અને વિવિધ સાંદ્રતા અને સંયોજન ગુણોત્તર સાથે ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મો તૈયાર કરવામાં આવી હતી, અને HPMC/HPS સંયોજન પ્રણાલીના માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી અને તબક્કા સંક્રમણને સ્ટાર્ચ તબક્કાઓને અલગ પાડવા માટે આયોડિન સ્ટેનિંગના ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ વિશ્લેષણ દ્વારા અવલોકન કરવામાં આવ્યું હતું. HPMC/HPS ની ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મના પ્રકાશ પ્રસારણ અને યાંત્રિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ UV-vis સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર અને મિકેનિકલ પ્રોપર્ટી ટેસ્ટર દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો, અને સંયોજન સિસ્ટમના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો અને યાંત્રિક ગુણધર્મો પર વિવિધ સાંદ્રતા અને સંયોજન ગુણોત્તરની અસરોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ સંયુક્ત સિસ્ટમના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, જેમ કે માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, ફેઝ ટ્રાન્ઝિશન અને ફેઝ સેપરેશન, અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો જેમ કે ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો અને યાંત્રિક ગુણધર્મોને જોડીને સ્થાપિત કરવામાં આવ્યો હતો. મુખ્ય તારણો નીચે મુજબ છે:

1. આયોડિન સ્ટેનિંગ દ્વારા સ્ટાર્ચના તબક્કાઓને અલગ પાડવા માટેની ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ વિશ્લેષણ પદ્ધતિ એ સ્ટાર્ચ-આધારિત સંયોજન પ્રણાલીઓના મોર્ફોલોજી અને તબક્કાના સંક્રમણનો અભ્યાસ કરવા માટેની સૌથી સરળ, સીધી અને અસરકારક પદ્ધતિ છે. આયોડિન સ્ટેનિંગ સાથે, સ્ટાર્ચનો તબક્કો પ્રકાશ માઈક્રોસ્કોપી હેઠળ ઘાટો અને ઘાટો દેખાય છે, જ્યારે HPMC ડાઘ નથી અને તેથી તે રંગમાં હળવા દેખાય છે.
2. HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ મિશ્રિત નથી, અને સંયોજન સિસ્ટમમાં એક તબક્કો સંક્રમણ બિંદુ છે, અને આ તબક્કા સંક્રમણ બિંદુ ચોક્કસ સંયોજન ગુણોત્તર અવલંબન અને ઉકેલ સાંદ્રતા અવલંબન ધરાવે છે.
3. HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ સારી સુસંગતતા ધરાવે છે, અને કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં મોટી સંખ્યામાં મેસોફેસિસ હાજર છે. મધ્યવર્તી તબક્કામાં, કણોની સ્થિતિમાં વિખરાયેલા તબક્કામાં સતત તબક્કો વિખેરાય છે.
4. HPMC મેટ્રિક્સમાં HPS ના વિખરાયેલા તબક્કાએ વિવિધ સાંદ્રતામાં સમાન ગોળાકાર આકાર દર્શાવ્યો હતો; HPMC એ HPS મેટ્રિક્સમાં અનિયમિત મોર્ફોલોજી દર્શાવ્યું, અને એકાગ્રતાના વધારા સાથે મોર્ફોલોજીની અનિયમિતતા વધી.
5. HPMC/HPS કમ્પોઝિટ સિસ્ટમની માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, તબક્કા સંક્રમણ, પારદર્શિતા અને યાંત્રિક ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત થયો હતો. a કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની પારદર્શિતાનો સૌથી નીચો બિંદુ HPMC ના સતત તબક્કામાંથી વિખેરાયેલા તબક્કા સુધીના તબક્કાના સંક્રમણ બિંદુ અને ટેન્સિલ મોડ્યુલસના ઘટાડાના ન્યૂનતમ બિંદુ સાથે સુસંગત છે. b સોલ્યુશનની સાંદ્રતાના વધારા સાથે વિરામ સમયે યંગનું મોડ્યુલસ અને વિસ્તરણ ઘટે છે, જે સંયોજન પ્રણાલીમાં સતત તબક્કાથી વિખેરાયેલા તબક્કામાં HPMC ના મોર્ફોલોજિકલ ફેરફાર સાથે કારણભૂત રીતે સંબંધિત છે.

સારાંશમાં, HPMC/HPS કમ્પોઝિટ સિસ્ટમના મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો તેના માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજિકલ માળખું, તબક્કા સંક્રમણ, તબક્કા વિભાજન અને અન્ય ઘટનાઓ સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે, અને સંયોજનના ગુણધર્મો તબક્કાના બંધારણ અને સંયોજનની સુસંગતતાને નિયંત્રિત કરીને નિયંત્રિત કરી શકાય છે. સિસ્ટમ

HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના રિઓલોજિકલ પ્રોપર્ટીઝ પર HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીનો પ્રકરણ 5 પ્રભાવ

તે જાણીતું છે કે સ્ટાર્ચના રાસાયણિક બંધારણમાં નાના ફેરફારો તેના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોમાં નાટકીય ફેરફારો તરફ દોરી શકે છે. તેથી, રાસાયણિક ફેરફાર સ્ટાર્ચ-આધારિત ઉત્પાદનો [342] ના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોને સુધારવા અને નિયંત્રિત કરવાની શક્યતા પ્રદાન કરે છે. બદલામાં, સ્ટાર્ચના રાસાયણિક બંધારણના પ્રભાવને તેના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો પર નિપુણ બનાવવાથી સ્ટાર્ચ-આધારિત ઉત્પાદનોના માળખાકીય ગુણધર્મોને વધુ સારી રીતે સમજી શકાય છે, અને સુધારેલ સ્ટાર્ચ કાર્યાત્મક ગુણધર્મો [235] સાથે સંશોધિત સ્ટાર્ચની રચના માટે આધાર પૂરો પાડે છે. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચ એ એક વ્યાવસાયિક સુધારેલ સ્ટાર્ચ છે જેનો વ્યાપકપણે ખોરાક અને દવાના ક્ષેત્રમાં ઉપયોગ થાય છે. તે સામાન્ય રીતે આલ્કલાઇન પરિસ્થિતિઓમાં પ્રોપીલીન ઓક્સાઇડ સાથે મૂળ સ્ટાર્ચની ઇથરફિકેશન પ્રતિક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ એ હાઇડ્રોફિલિક જૂથ છે. સ્ટાર્ચ મોલેક્યુલર સાંકળમાં આ જૂથોનો પરિચય સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ માળખું જાળવતા ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડને તોડી અથવા નબળા કરી શકે છે. તેથી, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો તેની પરમાણુ સાંકળ [233, 235, 343, 344] પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથોના અવેજીની ડિગ્રી સાથે સંબંધિત છે.

ઘણા અભ્યાસોએ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીની અસરની તપાસ કરી છે. હાન એટ અલ. કોરિયન ગ્લુટિનસ રાઇસ કેકની રચના અને પૂર્વવર્તી લાક્ષણિકતાઓ પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ વેક્સી સ્ટાર્ચ અને હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ કોર્નસ્ટાર્ચની અસરોનો અભ્યાસ કર્યો. અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન સ્ટાર્ચના જિલેટીનાઈઝેશન તાપમાનને ઘટાડી શકે છે અને સ્ટાર્ચની પાણી રાખવાની ક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે. કામગીરી, અને કોરિયન ગ્લુટિનસ રાઇસ કેક [345] માં સ્ટાર્ચની વૃદ્ધત્વની ઘટનાને નોંધપાત્ર રીતે અટકાવે છે. કૌર એટ અલ. બટાકાની સ્ટાર્ચની વિવિધ જાતોના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની અસરનો અભ્યાસ કર્યો અને જાણવા મળ્યું કે બટાકાના સ્ટાર્ચના હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી વિવિધ જાતો સાથે બદલાય છે, અને મોટા કણોના કદ સાથે સ્ટાર્ચના ગુણધર્મો પર તેની અસર વધુ નોંધપાત્ર છે; હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન પ્રતિક્રિયા સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ્સની સપાટી પર ઘણા ટુકડાઓ અને ગ્રુવ્સનું કારણ બને છે; હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી સોજોના ગુણધર્મો, પાણીની દ્રાવ્યતા અને ડાઇમેથાઇલ સલ્ફોક્સાઇડમાં સ્ટાર્ચની દ્રાવ્યતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે અને સ્ટાર્ચની પેસ્ટ [346] ની પારદર્શિતામાં સુધારો કરી શકે છે. લવાલ એટ અલ. શક્કરીયાના સ્ટાર્ચના ગુણધર્મો પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની અસરનો અભ્યાસ કર્યો. અભ્યાસ દર્શાવે છે કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ ફેરફાર પછી, સ્ટાર્ચની મુક્ત સોજો ક્ષમતા અને પાણીની દ્રાવ્યતામાં સુધારો થયો હતો; મૂળ સ્ટાર્ચનું પુનઃસ્થાપન અને પશ્ચાદવર્તી અટકાવવામાં આવ્યું હતું; પાચનક્ષમતા સુધરી છે [347]. શ્મિટ્ઝ એટ અલ. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ ટેપીઓકા સ્ટાર્ચ તૈયાર કર્યું અને તેમાં સોજો આવવાની ક્ષમતા અને સ્નિગ્ધતા, નીચો વૃદ્ધત્વ દર અને સ્થિરતા-પીગળવાની ઉચ્ચ સ્થિરતા [344] હોવાનું જાણવા મળ્યું.

જો કે, હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો પર થોડા અભ્યાસો થયા છે, અને સ્ટાર્ચ-આધારિત સંયોજન પ્રણાલીઓના રેઓલોજિકલ ગુણધર્મો અને જેલ ગુણધર્મો પર હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ ફેરફારની અસરો ભાગ્યે જ નોંધવામાં આવી છે. ચુન એટ અલ. ઓછી સાંદ્રતા (5%) હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ ચોખાના સ્ટાર્ચ સોલ્યુશનના રિઓલોજીનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે સ્ટાર્ચ સોલ્યુશનની સ્થિર-સ્થિતિ અને ગતિશીલ સ્નિગ્ધતા પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ ફેરફારની અસર અવેજીની ડિગ્રી સાથે સંબંધિત હતી, અને હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ પ્રોપાઇલ અવેજીનો એક નાનો જથ્થો સ્ટાર્ચ સોલ્યુશનના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે બદલી શકે છે; સ્ટાર્ચ સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતા ગુણાંક અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટે છે, અને હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે તેના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોની તાપમાન અવલંબન વધે છે. અવેજીની માત્રામાં વધારો [342] સાથે રકમ ઘટે છે. લી એટ અલ. શક્કરિયાના સ્ટાર્ચના ભૌતિક ગુણધર્મો અને રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની અસરનો અભ્યાસ કર્યો, અને પરિણામો દર્શાવે છે કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે સ્ટાર્ચની સોજો ક્ષમતા અને પાણીની દ્રાવ્યતામાં વધારો થયો છે; હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે એન્થાલ્પી મૂલ્ય ઘટે છે; સ્નિગ્ધતા ગુણાંક, જટિલ સ્નિગ્ધતા, ઉપજ તણાવ, જટિલ સ્નિગ્ધતા અને સ્ટાર્ચ સોલ્યુશનના ગતિશીલ મોડ્યુલસ બધા હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી, પ્રવાહી અનુક્રમણિકા અને નુકશાન પરિબળના વધારા સાથે ઘટે છે તે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે વધે છે; સ્ટાર્ચ ગુંદરની જેલની મજબૂતાઈ ઘટે છે, ફ્રીઝ-થૉ સ્થિરતા વધે છે અને સિનેરેસિસ અસર ઘટે છે [235].

આ પ્રકરણમાં, HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો અને જેલ ગુણધર્મો પર HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીની અસરનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. સંરચનાની રચના અને રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો વચ્ચેના સંબંધની ઊંડાણપૂર્વકની સમજ માટે સંક્રમણની સ્થિતિ ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે. વધુમાં, HPMC/HPS રિવર્સ-કૂલિંગ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની જેલેશન મિકેનિઝમની પ્રાથમિક રીતે ચર્ચા કરવામાં આવી હતી, જેથી અન્ય સમાન રિવર્સ-હીટ-કૂલિંગ જેલ સિસ્ટમ્સ માટે કેટલાક સૈદ્ધાંતિક માર્ગદર્શન પૂરું પાડવામાં આવે.

5.1 સામગ્રી અને સાધનો

5.1.1 મુખ્ય પ્રાયોગિક સામગ્રી

5.1.2 મુખ્ય સાધનો અને સાધનો

5.2 પ્રાયોગિક પદ્ધતિ

5.2.1 સંયોજન ઉકેલોની તૈયારી

વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર (100/0, 50/50, 0/100) સાથે 15% HPMC/HPS સંયોજન ઉકેલો અને વિવિધ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીકરણ ડિગ્રી (G80, A939, A1081) સાથે HPS તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા. A1081, A939, HPMC અને તેમના સંયોજન ઉકેલોની તૈયારીની પદ્ધતિઓ 2.2.1 માં બતાવવામાં આવી છે. G80 અને HPMC સાથેના તેના સંયોજન ઉકેલોને ઑટોક્લેવમાં 1500psi અને 110°Cની સ્થિતિમાં હલાવીને જિલેટીનાઇઝ કરવામાં આવે છે, કારણ કે G80 નેટિવ સ્ટાર્ચ ઉચ્ચ એમીલોઝ (80%) છે, અને તેનું જિલેટિનાઇઝેશન તાપમાન 100 °C કરતા વધારે છે, જે ન હોઈ શકે. મૂળ વોટર-બાથ જિલેટિનાઇઝેશન પદ્ધતિ [348] દ્વારા પહોંચી શકાય છે.

5.2.2 એચપીએસ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે એચપીએમસી/એચપીએસ કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો

5.2.2.1 રેયોલોજિકલ વિશ્લેષણનો સિદ્ધાંત

2.2.2.1 જેવું જ

5.2.2.2 ફ્લો મોડ ટેસ્ટ પદ્ધતિ

60 મીમીના વ્યાસ સાથે સમાંતર પ્લેટ ક્લેમ્પનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, અને પ્લેટની અંતર 1 મીમી પર સેટ કરવામાં આવી હતી.

1. પ્રી-શીયર ફ્લો ટેસ્ટ પદ્ધતિ અને ત્રણ તબક્કાની થિક્સોટ્રોપી છે. 2.2.2.2 જેવું જ.
2. પ્રી-શીયર અને થિક્સોટ્રોપિક રિંગ થિક્સોટ્રોપી વગર ફ્લો ટેસ્ટ પદ્ધતિ. પરીક્ષણ તાપમાન 25 °C છે, a. વધતી ઝડપે શીયરિંગ, શીયર રેટ રેન્જ 0-1000 s-1, શીયરિંગનો સમય 1 મિનિટ; b સતત શિયરિંગ, શીયરિંગ રેટ 1000 s-1, શીયરિંગનો સમય 1 મિનિટ; c ઘટાડી સ્પીડ શીયરિંગ, શીયર રેટ રેન્જ 1000-0s-1 છે, અને શીયરિંગનો સમય 1 મિનિટ છે.

5.2.2.3 ઓસિલેશન મોડ ટેસ્ટ પદ્ધતિ

60 મીમીના વ્યાસ સાથે સમાંતર પ્લેટ ફિક્સ્ચરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, અને પ્લેટનું અંતર 1 મીમી પર સેટ કરવામાં આવ્યું હતું.

1. વિરૂપતા ચલ સ્વીપ. પરીક્ષણ તાપમાન 25 °C, આવર્તન 1 Hz, વિકૃતિ 0.01-100 %.
2. તાપમાન સ્કેન. આવર્તન 1 Hz, વિરૂપતા 0.1 %, a. ગરમીની પ્રક્રિયા, તાપમાન 5-85 °C, ગરમી દર 2 °C/મિનિટ; b ઠંડકની પ્રક્રિયા, તાપમાન 85-5 °C, ઠંડક દર 2 °C/મિનિટ. પરીક્ષણ દરમિયાન ભેજનું નુકસાન ટાળવા માટે નમૂનાની આસપાસ સિલિકોન તેલ સીલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
3. આવર્તન સ્વીપ. ભિન્નતા 0.1 %, આવર્તન 1-100 rad/s. પરીક્ષણો અનુક્રમે 5 °C અને 85 °C પર હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા, અને પરીક્ષણ પહેલાં 5 મિનિટ માટે પરીક્ષણ તાપમાન પર સંતુલિત કરવામાં આવ્યા હતા.

પોલિમર સોલ્યુશનના સ્ટોરેજ મોડ્યુલસ G′ અને નુકશાન મોડ્યુલસ G″ અને કોણીય આવર્તન ω વચ્ચેનો સંબંધ પાવર લોને અનુસરે છે:

જ્યાં n′ અને n″ એ અનુક્રમે log G′-log ω અને log G″-log ωનો ઢોળાવ છે;

G0′ અને G0″ એ અનુક્રમે log G′-log ω અને log G″-log ω ના અંતરાય છે.

5.2.3 ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ

5.2.3.1 સાધન સિદ્ધાંત

4.2.3.1 જેવું જ

5.2.3.2 ટેસ્ટ પદ્ધતિ

3% 5:5 HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશન 25 °C, 45 °C અને 85 °C ના અલગ-અલગ તાપમાને બહાર કાઢવામાં આવ્યું હતું, તે જ તાપમાને રાખવામાં આવેલી કાચની સ્લાઇડ પર છોડવામાં આવ્યું હતું અને તેને પાતળી ફિલ્મમાં નાખવામાં આવ્યું હતું. સ્તર ઉકેલ અને સમાન તાપમાને સૂકવવામાં આવે છે. ફિલ્મોને 1% આયોડિન સોલ્યુશનથી રંગવામાં આવી હતી, તેને અવલોકન અને ફોટોગ્રાફ માટે પ્રકાશ માઇક્રોસ્કોપના ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવી હતી.

5.3 પરિણામો અને ચર્ચા

5.3.1 સ્નિગ્ધતા અને પ્રવાહ પેટર્ન વિશ્લેષણ

5.3.1.1 પ્રી-શીયર અને થિક્સોટ્રોપિક રિંગ થિક્સોટ્રોપી વગર ફ્લો ટેસ્ટ પદ્ધતિ

પ્રી-શીયરિંગ વિના ફ્લો ટેસ્ટ પદ્ધતિ અને થિક્સોટ્રોપિક રિંગ થિક્સોટ્રોપિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, HPMC/HPS સંયોજન દ્રાવણની સ્નિગ્ધતા હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી HPS ની વિવિધ ડિગ્રી સાથે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. પરિણામો આકૃતિ 5-1 માં દર્શાવેલ છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે તમામ નમૂનાઓની સ્નિગ્ધતા શીયર ફોર્સની ક્રિયા હેઠળ શીયર રેટના વધારા સાથે ઘટતા વલણને દર્શાવે છે, જે શીયર પાતળા થવાની ઘટનાની ચોક્કસ ડિગ્રી દર્શાવે છે. મોટાભાગના ઉચ્ચ એકાગ્રતાવાળા પોલિમર સોલ્યુશન્સ અથવા મેલ્ટ્સ શીયર હેઠળ મજબૂત ડિસએન્ગલમેન્ટ અને મોલેક્યુલર પુન: ગોઠવણીમાંથી પસાર થાય છે, આમ સ્યુડોપ્લાસ્ટિક પ્રવાહી વર્તન [305, 349, 350] દર્શાવે છે. જો કે, HPS ના HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનની વિવિધ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે શીયર થિનિંગ ડિગ્રી અલગ છે.

ફિગ. 5-1 HPS/HPMC સોલ્યુશનના વિસ્કોસિટીઝ વિ. શીયર રેટ HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે (પ્રી-શીયરિંગ વિના, ઘન અને હોલો પ્રતીકો અનુક્રમે વધતા દર અને ઘટતા દરની પ્રક્રિયાને રજૂ કરે છે)

તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે શુદ્ધ HPS નમૂનાની સ્નિગ્ધતા અને શીયર પાતળા થવાની ડિગ્રી HPMC/HPS સંયોજન નમૂના કરતાં વધારે છે, જ્યારે HPMC સોલ્યુશનની શીયર થિનિંગ ડિગ્રી સૌથી ઓછી છે, મુખ્યત્વે કારણ કે HPS ની સ્નિગ્ધતા નીચા તાપમાને HPMC કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે. વધુમાં, સમાન સંયોજન ગુણોત્તર સાથે HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશન માટે, HPS hydroxypropyl અવેજી ડિગ્રી સાથે સ્નિગ્ધતા વધે છે. આ એટલા માટે હોઈ શકે છે કારણ કે સ્ટાર્ચ પરમાણુઓમાં હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથોનો ઉમેરો આંતરપરમાણુ હાઈડ્રોજન બોન્ડને તોડે છે અને આમ સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ્સના વિઘટન તરફ દોરી જાય છે. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશનએ સ્ટાર્ચના શીયર પાતળા થવાની ઘટનામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કર્યો અને મૂળ સ્ટાર્ચના શીયર પાતળા થવાની ઘટના સૌથી વધુ સ્પષ્ટ હતી. હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના સતત વધારા સાથે, એચપીએસની શીયર થિનિંગ ડિગ્રી ધીમે ધીમે ઘટતી ગઈ.

બધા નમૂનાઓમાં શીયર સ્ટ્રેસ-શીયર રેટ વળાંક પર થિક્સોટ્રોપિક રિંગ્સ હોય છે, જે દર્શાવે છે કે તમામ નમૂનાઓમાં થિક્સોટ્રોપીની ચોક્કસ ડિગ્રી છે. થિક્સોટ્રોપિક તાકાત થિક્સોટ્રોપિક રિંગ વિસ્તારના કદ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. વધુ થિક્સોટ્રોપિક નમૂના [351] છે. સેમ્પલ સોલ્યુશનના ફ્લો ઇન્ડેક્સ n અને સ્નિગ્ધતા ગુણાંક K ની ગણતરી ઓસ્ટવાલ્ડ-ડી વેલે પાવર લો દ્વારા કરી શકાય છે (જુઓ સમીકરણ (2-1)).

કોષ્ટક 5-1 ફ્લો બિહેવિયર ઇન્ડેક્સ (n) અને પ્રવાહી સુસંગતતા સૂચકાંક (K) વધતા દર અને ઘટતા દરની પ્રક્રિયા દરમિયાન અને HPS/HPMC સોલ્યુશનનો થિક્સોટ્રોપી લૂપ વિસ્તાર 25 °C પર HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે

કોષ્ટક 5-1 શીયરિંગ વધારવાની અને શીયરિંગ ઘટાડવાની પ્રક્રિયામાં HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશન્સનો ફ્લો ઇન્ડેક્સ n, સ્નિગ્ધતા ગુણાંક K અને થિક્સોટ્રોપિક રિંગ વિસ્તાર દર્શાવે છે. તે કોષ્ટકમાંથી જોઈ શકાય છે કે તમામ નમૂનાઓનો પ્રવાહ સૂચકાંક n 1 કરતા ઓછો છે, જે દર્શાવે છે કે તમામ નમૂના ઉકેલો સ્યુડોપ્લાસ્ટિક પ્રવાહી છે. HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ માટે સમાન HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે, HPMC સામગ્રીના વધારા સાથે ફ્લો ઇન્ડેક્સ n વધે છે, જે દર્શાવે છે કે HPMC ના ઉમેરાથી કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશન મજબૂત ન્યૂટોનિયન પ્રવાહી લાક્ષણિકતાઓ પ્રદર્શિત કરે છે. જો કે, HPMC સામગ્રીના વધારા સાથે, સ્નિગ્ધતા ગુણાંક K સતત ઘટતો ગયો, જે દર્શાવે છે કે HPMC ઉમેરવાથી સંયોજન દ્રાવણની સ્નિગ્ધતામાં ઘટાડો થયો, કારણ કે સ્નિગ્ધતા ગુણાંક K સ્નિગ્ધતાના પ્રમાણસર હતો. વધતા શીયર સ્ટેજમાં વિવિધ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે શુદ્ધ HPS નું n મૂલ્ય અને K મૂલ્ય બંને હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટ્યા છે, જે દર્શાવે છે કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન ફેરફાર સ્ટાર્ચની સ્યુડોપ્લાસ્ટીસીટી સુધારી શકે છે અને સ્ટાર્ચ સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતા ઘટાડી શકે છે. તેનાથી વિપરિત, n નું મૂલ્ય ઘટતા શીયર તબક્કામાં અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે વધે છે, જે દર્શાવે છે કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન હાઇ-સ્પીડ શીયરિંગ પછી સોલ્યુશનના ન્યુટોનિયન પ્રવાહી વર્તનને સુધારે છે. HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનું n મૂલ્ય અને K મૂલ્ય બંને HPS હાઇડ્રોક્સિપ્રોપીલેશન અને HPMC દ્વારા પ્રભાવિત થયા હતા, જે તેમની સંયુક્ત ક્રિયાનું પરિણામ હતું. વધતા શીયરિંગ સ્ટેજની સરખામણીમાં, ઘટતા શીયરિંગ સ્ટેજમાં તમામ સેમ્પલના n મૂલ્યો મોટા બન્યા છે, જ્યારે K મૂલ્યો નાના બન્યા છે, જે દર્શાવે છે કે હાઇ-સ્પીડ શીયરિંગ પછી કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતામાં ઘટાડો થયો હતો, અને કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનનું ન્યુટોનિયન પ્રવાહી વર્તન ઉન્નત કરવામાં આવ્યું હતું. .

એચપીએમસી સામગ્રીના વધારા સાથે થિક્સોટ્રોપિક રિંગનો વિસ્તાર ઘટ્યો, જે દર્શાવે છે કે એચપીએમસીના ઉમેરાથી સંયોજન દ્રાવણની થિક્સોટ્રોપીમાં ઘટાડો થયો અને તેની સ્થિરતામાં સુધારો થયો. સમાન સંયોજન ગુણોત્તર સાથે HPMC/HPS સંયોજન ઉકેલ માટે, થિક્સોટ્રોપિક રિંગનો વિસ્તાર HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટે છે, જે દર્શાવે છે કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન HPS ની સ્થિરતામાં સુધારો કરે છે.

5.3.1.2 પ્રી-કટીંગ અને થ્રી-સ્ટેજ થિક્સોટ્રોપિક પદ્ધતિ સાથે શીયરિંગ પદ્ધતિ

પ્રી-શીયર સાથેની શીયર પદ્ધતિનો ઉપયોગ HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતાના ફેરફારનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો જેમાં શીયર રેટ સાથે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી HPSની વિવિધ ડિગ્રીઓ હતી. પરિણામો આકૃતિ 5-2 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે HPMC સોલ્યુશન લગભગ કોઈ શીયર થિનિંગ બતાવતું નથી, જ્યારે અન્ય સેમ્પલ શીયર થિનિંગ દર્શાવે છે. આ પ્રી-શીયરિંગ વગર શીયરીંગ પદ્ધતિથી મેળવેલ પરિણામો સાથે સુસંગત છે. આકૃતિ પરથી તે પણ જોઈ શકાય છે કે નીચા શીયર દરે, ઉચ્ચ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી કરેલ નમૂના ઉચ્ચપ્રદેશના પ્રદેશને દર્શાવે છે.

ફિગ. 5-2 HPS/HPMC સોલ્યુશનની વિસ્કોસિટીઝ વિ. શીયર રેટ HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે (પ્રી-શીયરીંગ સાથે)

ફિટિંગ દ્વારા મેળવેલ શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતા (h0), પ્રવાહ અનુક્રમણિકા (n) અને સ્નિગ્ધતા ગુણાંક (K) કોષ્ટક 5-2 માં દર્શાવેલ છે. કોષ્ટકમાંથી, આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે શુદ્ધ HPS નમૂનાઓ માટે, બંને પદ્ધતિઓ દ્વારા મેળવેલા n મૂલ્યો અવેજીની ડિગ્રી સાથે વધે છે, જે સૂચવે છે કે સ્ટાર્ચ સોલ્યુશનની ઘન-જેવી વર્તણૂક ઘટે છે કારણ કે અવેજીની ડિગ્રી વધે છે. એચપીએમસી સામગ્રીના વધારા સાથે, n મૂલ્યોએ નીચે તરફનું વલણ દર્શાવ્યું છે, જે દર્શાવે છે કે HPMC એ સોલ્યુશનની નક્કર-જેવી વર્તણૂકમાં ઘટાડો કર્યો છે. આ દર્શાવે છે કે બે પદ્ધતિઓના ગુણાત્મક વિશ્લેષણ પરિણામો સુસંગત છે.

વિવિધ પરીક્ષણ પદ્ધતિઓ હેઠળ સમાન નમૂના માટે મેળવેલા ડેટાની સરખામણી કરતા, એવું જણાયું છે કે પ્રી-શેરિંગ પછી મેળવેલ n નું મૂલ્ય પ્રી-શીયરિંગ વગરની પદ્ધતિ દ્વારા મેળવેલા કરતાં હંમેશા વધારે છે, જે દર્શાવે છે કે સંયુક્ત સિસ્ટમ પ્રી-શીયરિંગ દ્વારા મેળવેલી સંમિશ્રિત પદ્ધતિ -શેરિંગ પદ્ધતિ એ નક્કર છે-જેમ કે વર્તણૂક પ્રી-શીયરિંગ વિના પદ્ધતિ દ્વારા માપવામાં આવે છે તેના કરતા ઓછી છે. આનું કારણ એ છે કે પ્રી-શીયર વિના ટેસ્ટમાં મેળવેલ અંતિમ પરિણામ વાસ્તવમાં શીયર રેટ અને શીયર સમયની સંયુક્ત ક્રિયાનું પરિણામ છે, જ્યારે પ્રી-શીયર સાથેની ટેસ્ટ પદ્ધતિ પ્રથમ ચોક્કસ સમયગાળા માટે હાઈ શીયર દ્વારા થિક્સોટ્રોપિક અસરને દૂર કરે છે. સમય તેથી, આ પદ્ધતિ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની શીયર થિનિંગની ઘટના અને પ્રવાહ લાક્ષણિકતાઓને વધુ ચોક્કસ રીતે નિર્ધારિત કરી શકે છે.

કોષ્ટકમાંથી, આપણે એ પણ જોઈ શકીએ છીએ કે સમાન સંયોજન ગુણોત્તર (5:5) માટે, સંયોજન પ્રણાલીનું n મૂલ્ય 1 ની નજીક છે, અને હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે પ્રી-શેર્ડ n વધે છે તે દર્શાવે છે કે HPMC છે. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં સતત તબક્કો, અને HPMC ઓછી હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે સ્ટાર્ચના નમૂનાઓ પર વધુ મજબૂત અસર કરે છે, જે પરિણામ સાથે સુસંગત છે કે તેનાથી વિપરીત પ્રી-શીયરિંગ વિના અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે n મૂલ્ય વધે છે. બે પદ્ધતિઓમાં અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે સંયોજન પ્રણાલીઓના K મૂલ્યો સમાન છે, અને ત્યાં કોઈ ખાસ સ્પષ્ટ વલણ નથી, જ્યારે શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતા સ્પષ્ટ નીચે તરફનું વલણ દર્શાવે છે, કારણ કે શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતા શીયરથી સ્વતંત્ર છે. દર આંતરિક સ્નિગ્ધતા પદાર્થના ગુણધર્મોને ચોક્કસ રીતે પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે.

ફિગ. 5-3 HPS/HPMC મિશ્રણ દ્રાવણની ત્રણ અંતરાલ થિક્સોટ્રોપી HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે

ત્રણ તબક્કાની થિક્સોટ્રોપિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ સંયોજન સિસ્ટમના થિક્સોટ્રોપિક ગુણધર્મો પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ સ્ટાર્ચના હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રીની અસરનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. આકૃતિ 5-3 પરથી જોઈ શકાય છે કે નીચા શીયર સ્ટેજમાં, HPMC સામગ્રીના વધારા સાથે સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતા ઘટે છે, અને અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટે છે, જે શૂન્ય શીયર સ્નિગ્ધતાના નિયમ સાથે સુસંગત છે.

પુનઃપ્રાપ્તિ તબક્કામાં વિવિધ સમય પછી માળખાકીય પુનઃપ્રાપ્તિની ડિગ્રી સ્નિગ્ધતા પુનઃપ્રાપ્તિ દર DSR દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે, અને ગણતરી પદ્ધતિ 2.3.2 માં દર્શાવવામાં આવી છે. તે કોષ્ટક 5-2 પરથી જોઈ શકાય છે કે સમાન પુનઃપ્રાપ્તિ સમયની અંદર, શુદ્ધ HPS નું DSR શુદ્ધ HPMC કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછું છે, જેનું મુખ્ય કારણ એ છે કે HPMC પરમાણુ એક કઠોર સાંકળ છે, અને તેનો આરામ સમય ટૂંકો છે, અને રચના ટૂંકા સમયમાં પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે. પુનઃપ્રાપ્ત જ્યારે HPS એક લવચીક સાંકળ છે, ત્યારે તેનો આરામનો સમય લાંબો છે અને સ્ટ્રક્ચર પુનઃપ્રાપ્તિમાં ઘણો સમય લાગે છે. અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે, અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે શુદ્ધ HPS નું DSR ઘટે છે, જે દર્શાવે છે કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન સ્ટાર્ચ મોલેક્યુલર ચેઇનની લવચીકતાને સુધારે છે અને HPS ના છૂટછાટનો સમય લાંબો બનાવે છે. કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનનો ડીએસઆર શુદ્ધ એચપીએસ અને શુદ્ધ એચપીએમસી નમૂનાઓ કરતા ઓછો છે, પરંતુ એચપીએસ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલની અવેજીની ડિગ્રીમાં વધારો થવા સાથે, સંયોજનના નમૂનાનું ડીએસઆર વધે છે, જે સૂચવે છે કે સંયોજન સિસ્ટમની થિક્સોટ્રોપી વધે છે. HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીમાં વધારો. તે આમૂલ અવેજીની વધતી જતી ડિગ્રી સાથે ઘટે છે, જે પ્રી-શીયરિંગ વિના પરિણામો સાથે સુસંગત છે.

કોષ્ટક 5-2 ઝીરો શીયર સ્નિગ્ધતા (h0), ફ્લો બિહેવિયર ઇન્ડેક્સ (n), પ્રવાહી સુસંગતતા સૂચકાંક (K) વધતા દર દરમિયાન અને વિવિધ હાઇડ્રોપ્રોપીલ સાથે HPS/HPMC સોલ્યુશન માટે ચોક્કસ પુનઃપ્રાપ્તિ સમય પછી સ્ટ્રક્ચર રિકવરી (DSR) ની ડિગ્રી 25 °C પર HPS ની અવેજી ડિગ્રી

સારાંશમાં, પ્રી-શીયરિંગ વિના સ્ટેડી-સ્ટેટ ટેસ્ટ અને થિક્સોટ્રોપિક રિંગ થિક્સોટ્રોપી ટેસ્ટ મોટા પર્ફોર્મન્સ તફાવતો સાથેના નમૂનાનું ગુણાત્મક રીતે વિશ્લેષણ કરી શકે છે, પરંતુ નાના પ્રદર્શન તફાવતો સાથે વિવિધ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીવાળા સંયોજનો માટે ઉકેલના સંશોધન પરિણામો વિપરીત છે. વાસ્તવિક પરિણામો, કારણ કે માપેલ ડેટા એ શીયર રેટ અને શીયર ટાઈમના પ્રભાવના વ્યાપક પરિણામો છે અને તે એક ચલના પ્રભાવને ખરેખર પ્રતિબિંબિત કરી શકતા નથી.

5.3.2 રેખીય વિસ્કોઇલાસ્ટિક પ્રદેશ

તે જાણીતું છે કે હાઇડ્રોજેલ્સ માટે, સંગ્રહ મોડ્યુલસ G′ એ અસરકારક પરમાણુ સાંકળોની કઠિનતા, તાકાત અને સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને નુકશાન મોડ્યુલસ G′ નાના અણુઓ અને કાર્યાત્મક જૂથોના સ્થળાંતર, ગતિ અને ઘર્ષણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. . તે કંપન અને પરિભ્રમણ જેવા ઘર્ષણ ઊર્જા વપરાશ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. સ્ટોરેજ મોડ્યુલસ G′ અને નુકશાન મોડ્યુલસ G″ (એટલે ​​​​કે. tan δ = 1) ના આંતરછેદનું અસ્તિત્વ ચિહ્ન. સોલ્યુશનથી જેલ સુધીના સંક્રમણને જેલ પોઈન્ટ કહેવામાં આવે છે. સ્ટોરેજ મોડ્યુલસ G′ અને લોસ મોડ્યુલસ G″ નો ઉપયોગ મોટાભાગે જેલેશન વર્તણૂક, રચના દર અને જેલ નેટવર્ક માળખાના માળખાકીય ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવા માટે થાય છે [352]. તેઓ જેલ નેટવર્ક સ્ટ્રક્ચરની રચના દરમિયાન આંતરિક માળખાના વિકાસ અને પરમાણુ બંધારણને પણ પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે. ક્રિયાપ્રતિક્રિયા [353].

આકૃતિ 5-4 1 Hz ની આવર્તન અને 0.01%-100% ની સ્ટ્રેઈન રેન્જ પર હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી HPS ની વિવિધ ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS સંયોજન ઉકેલોના તાણ સ્વીપ વળાંકો દર્શાવે છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે નીચલા વિરૂપતા વિસ્તારમાં (0.01–1%), HPMC સિવાયના તમામ નમૂનાઓ G′ > G″ છે, જેલ સ્થિતિ દર્શાવે છે. HPMC માટે, G′ સંપૂર્ણ આકારમાં છે ચલ શ્રેણી હંમેશા G કરતા ઓછી હોય છે", જે દર્શાવે છે કે HPMC સોલ્યુશન સ્થિતિમાં છે. વધુમાં, વિવિધ નમૂનાઓની વિસ્કોએલાસ્ટીટીની વિરૂપતા અવલંબન અલગ છે. G80 નમૂના માટે, સ્નિગ્ધતાની આવર્તન અવલંબન વધુ સ્પષ્ટ છે: જ્યારે વિરૂપતા 0.3% કરતા વધારે હોય, ત્યારે તે જોઈ શકાય છે કે G' ધીમે ધીમે ઘટે છે, G માં નોંધપાત્ર વધારો સાથે”. વધારો, તેમજ ટેન δ માં નોંધપાત્ર વધારો; અને જ્યારે વિરૂપતાની રકમ 1.7% હોય ત્યારે છેદે છે, જે દર્શાવે છે કે વિરૂપતાની રકમ 1.7% કરતાં વધી જાય પછી G80 નું જેલ નેટવર્ક માળખું ગંભીર રીતે ક્ષતિગ્રસ્ત થયું છે અને તે ઉકેલની સ્થિતિમાં છે.

ફિગ. 5-4 સ્ટોરેજ મોડ્યુલસ (G′) અને લોસ મોડ્યુલસ (G″) વિ. HPS/HPMC માટે સ્ટ્રેઈન એચપીએસની વિવિધ હાઈડ્રોપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે મિશ્રણ કરે છે (નક્કર અને હોલો પ્રતીકો અનુક્રમે G′ અને G″ રજૂ કરે છે)

ફિગ. HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS મિશ્રણ ઉકેલ માટે 5-5 ટેન δ વિ. તાણ

તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે શુદ્ધ એચપીએસનો રેખીય વિસ્કોએલાસ્ટિક પ્રદેશ સ્પષ્ટપણે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના ઘટાડા સાથે સંકુચિત છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, જેમ જેમ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલની અવેજીની ડિગ્રી વધે છે, તેમ ટેન δ વળાંકમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો ઉચ્ચ વિરૂપતા રકમ શ્રેણીમાં દેખાય છે. ખાસ કરીને, G80 નો રેખીય વિસ્કોએલાસ્ટિક પ્રદેશ એ તમામ નમૂનાઓમાં સૌથી સાંકડો છે. તેથી, G80 ના રેખીય વિસ્કોએલાસ્ટિક પ્રદેશનો ઉપયોગ નક્કી કરવા માટે થાય છે

નીચેના પરીક્ષણોની શ્રેણીમાં વિરૂપતા ચલનું મૂલ્ય નક્કી કરવા માટેના માપદંડ. સમાન સંયોજન ગુણોત્તર સાથે HPMC/HPS સંયોજન સિસ્ટમ માટે, રેખીય વિસ્કોઇલાસ્ટિક પ્રદેશ પણ HPS ની હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના ઘટાડા સાથે સંકુચિત થાય છે, પરંતુ રેખીય વિસ્કોઇલાસ્ટિક પ્રદેશ પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીની ઘટતી અસર એટલી સ્પષ્ટ નથી.

5.3.3 ગરમી અને ઠંડક દરમિયાન વિસ્કોઇલાસ્ટિક ગુણધર્મો

HPS ના HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનના ડાયનેમિક વિસ્કોઇલાસ્ટિક ગુણધર્મો હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે આકૃતિ 5-6 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. આકૃતિમાંથી જોઈ શકાય છે તેમ, એચપીએમસી હીટિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન ચાર તબક્કાઓ દર્શાવે છે: પ્રારંભિક ઉચ્ચપ્રદેશ, બે માળખું-રચના તબક્કાઓ અને અંતિમ ઉચ્ચપ્રદેશ પ્રદેશ. પ્રારંભિક ઉચ્ચપ્રદેશના તબક્કામાં, G′ < G″, G′ અને G″ ના મૂલ્યો નાના હોય છે, અને સામાન્ય પ્રવાહી વિસ્કોએલાસ્ટિક વર્તણૂક દર્શાવે છે, તાપમાનના વધારા સાથે થોડો ઘટાડો થાય છે. HPMC ના થર્મલ જિલેશનમાં G′ અને G″ (એટલે ​​​​કે, સોલ્યુશન-જેલ સંક્રમણ બિંદુ, લગભગ 49 °C) ના આંતરછેદ દ્વારા બંધાયેલ બંધારણની રચનાના બે વિશિષ્ટ તબક્કાઓ છે, જે અગાઉના અહેવાલો સાથે સુસંગત છે. સુસંગત [160, 354]. ઊંચા તાપમાને, હાઇડ્રોફોબિક એસોસિએશન અને હાઇડ્રોફિલિક એસોસિએશનને કારણે, HPMC ધીમે ધીમે ક્રોસ-નેટવર્ક માળખું બનાવે છે [344, 355, 356]. પૂંછડીના ઉચ્ચપ્રદેશમાં, G′ અને G″ ના મૂલ્યો ઊંચા છે, જે સૂચવે છે કે HPMC જેલ નેટવર્ક માળખું સંપૂર્ણ રીતે રચાયેલું છે.

એચપીએમસીના આ ચાર તબક્કા ઉલટા ક્રમમાં ક્રમિક રીતે દેખાય છે કારણ કે તાપમાન ઘટે છે. G′ અને G″ નું આંતરછેદ ઠંડકના તબક્કા દરમિયાન લગભગ 32 °C પર નીચા તાપમાનના પ્રદેશમાં શિફ્ટ થાય છે, જે હિસ્ટેરેસિસ [208] અથવા નીચા તાપમાન [355] પર સાંકળના ઘનીકરણને કારણે હોઈ શકે છે. HPMC ની જેમ જ, ગરમીની પ્રક્રિયા દરમિયાન અન્ય નમૂનાઓમાં પણ ચાર તબક્કા હોય છે, અને ઉલટાવી શકાય તેવી ઘટના ઠંડક પ્રક્રિયા દરમિયાન થાય છે. જો કે, તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે G80 અને A939 G' અને G વચ્ચે કોઈ આંતરછેદ વિના સરળ પ્રક્રિયા દર્શાવે છે, અને G80 નો વળાંક પણ દેખાતો નથી. પાછળના ભાગમાં પ્લેટફોર્મ વિસ્તાર.

શુદ્ધ HPS માટે, હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ઊંચી ડિગ્રી જેલ રચનાના પ્રારંભિક અને અંતિમ તાપમાન બંનેને બદલી શકે છે, ખાસ કરીને પ્રારંભિક તાપમાન, જે અનુક્રમે G80, A939 અને A1081 માટે 61 °C છે. , 62 °C અને 54 °C. વધુમાં, સમાન સંયોજન ગુણોત્તર સાથેના HPMC/HPS નમૂનાઓ માટે, જેમ જેમ અવેજીની ડિગ્રી વધે છે, તેમ G′ અને G″ બંનેના મૂલ્યો ઘટવા લાગે છે, જે અગાઉના અભ્યાસ [357, 358]ના પરિણામો સાથે સુસંગત છે. જેમ જેમ અવેજીની ડિગ્રી વધે છે, જેલની રચના નરમ બને છે. તેથી, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન મૂળ સ્ટાર્ચની ક્રમબદ્ધ રચનાને તોડે છે અને તેની હાઇડ્રોફિલિસીટી [343] સુધારે છે.

HPMC/HPS સંયોજન નમૂનાઓ માટે, G′ અને G″ બંને HPS હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટ્યા છે, જે શુદ્ધ HPS ના પરિણામો સાથે સુસંગત હતું. તદુપરાંત, HPMC ના ઉમેરા સાથે, અવેજી ડિગ્રીએ G' પર નોંધપાત્ર અસર કરી હતી' G સાથેની અસર ઓછી સ્પષ્ટ થાય છે.

બધા HPMC/HPS સંયુક્ત નમૂનાઓના વિસ્કોઇલાસ્ટિક વણાંકો સમાન વલણ દર્શાવે છે, જે નીચા તાપમાને HPS અને ઊંચા તાપમાને HPMC ને અનુરૂપ છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, નીચા તાપમાને, HPS સંયોજન સિસ્ટમના વિસ્કોઈલાસ્ટિક ગુણધર્મો પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે, જ્યારે ઉચ્ચ તાપમાને HPMC સંયોજન સિસ્ટમના વિસ્કોઈલાસ્ટિક ગુણધર્મો નક્કી કરે છે. આ પરિણામ મુખ્યત્વે HPMC ને આભારી છે. ખાસ કરીને, એચપીએસ એ કોલ્ડ જેલ છે, જે ગરમ થાય ત્યારે જેલની સ્થિતિમાંથી ઉકેલની સ્થિતિમાં બદલાય છે; તેનાથી વિપરિત, HPMC એ ગરમ જેલ છે, જે ધીમે ધીમે વધતા તાપમાન નેટવર્ક માળખું સાથે જેલ બનાવે છે. HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ માટે, નીચા તાપમાને, સંયોજન પ્રણાલીના જેલ ગુણધર્મો મુખ્યત્વે HPS કોલ્ડ જેલ દ્વારા ફાળો આપે છે, અને ઊંચા તાપમાને, ગરમ તાપમાને, HPMC નું જીલેશન સંયોજન સિસ્ટમમાં પ્રભુત્વ ધરાવે છે.

ફિગ. 5-6 સ્ટોરેજ મોડ્યુલસ (G′), લોસ મોડ્યુલસ (G″) અને ટેન δ વિ. HPS/HPMC મિશ્રણ સોલ્યુશન માટે HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોયપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે તાપમાન

HPMC/HPS સંયુક્ત સિસ્ટમનું મોડ્યુલસ, અપેક્ષા મુજબ, શુદ્ધ HPMC અને શુદ્ધ HPS ના મોડ્યુલી વચ્ચે છે. વધુમાં, જટિલ સિસ્ટમ સમગ્ર તાપમાન સ્કેનિંગ શ્રેણીમાં G′ > G″ પ્રદર્શિત કરે છે, જે દર્શાવે છે કે HPMC અને HPS બંને અનુક્રમે પાણીના અણુઓ સાથે ઇન્ટરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવી શકે છે અને એકબીજા સાથે ઇન્ટરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડ પણ બનાવી શકે છે. વધુમાં, નુકશાન પરિબળ વળાંક પર, તમામ જટિલ સિસ્ટમોમાં લગભગ 45 °C પર ટેન δ શિખર હોય છે, જે સૂચવે છે કે જટિલ સિસ્ટમમાં સતત તબક્કાનું સંક્રમણ થયું છે. આ તબક્કાના સંક્રમણની ચર્ચા આગામી 5.3.6 માં કરવામાં આવશે. ચર્ચા ચાલુ રાખો.

5.3.4 સંયોજન સ્નિગ્ધતા પર તાપમાનની અસર

સામગ્રીના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો પર તાપમાનની અસરને સમજવું મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે પ્રક્રિયા અને સંગ્રહ દરમિયાન તાપમાનની વિશાળ શ્રેણી આવી શકે છે [359, 360]. 5 °C - 85 °C ની રેન્જમાં, HPMC/HPS સંયોજન ઉકેલોની જટિલ સ્નિગ્ધતા પરના તાપમાનની અસર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી HPS ની વિવિધ ડિગ્રી સાથે આકૃતિ 5-7 માં દર્શાવવામાં આવી છે. આકૃતિ 5-7(a), તે જોઈ શકાય છે કે શુદ્ધ HPS ની જટિલ સ્નિગ્ધતા તાપમાનના વધારા સાથે નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે; તાપમાનના વધારા સાથે શુદ્ધ HPMC ની સ્નિગ્ધતા પ્રારંભિકથી 45 °C સુધી સહેજ ઘટી જાય છે. સુધારો

બધા સંયોજન નમૂનાઓના સ્નિગ્ધતા વણાંકો તાપમાન સાથે સમાન વલણો દર્શાવે છે, પ્રથમ વધતા તાપમાન સાથે ઘટે છે અને પછી વધતા તાપમાન સાથે વધે છે. વધુમાં, સંયુક્ત નમૂનાઓની સ્નિગ્ધતા નીચા તાપમાને HPS ની નજીક અને ઊંચા તાપમાને HPMC ની નજીક છે. આ પરિણામ એચપીએમસી અને એચપીએસ બંનેના વિલક્ષણ જીલેશન વર્તન સાથે પણ સંબંધિત છે. સંયુક્ત નમૂનાના સ્નિગ્ધતા વળાંકે 45 °C પર ઝડપી સંક્રમણ દર્શાવ્યું, કદાચ HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં તબક્કાના સંક્રમણને કારણે. જો કે, એ નોંધવું યોગ્ય છે કે ઉચ્ચ તાપમાન પર G80/HPMC 5:5 સંયોજન નમૂનાની સ્નિગ્ધતા શુદ્ધ HPMC કરતા વધારે છે, જે મુખ્યત્વે ઉચ્ચ તાપમાન [361] પર G80 ની ઉચ્ચ આંતરિક સ્નિગ્ધતાને કારણે છે. સમાન સંયોજન ગુણોત્તર હેઠળ, સંયોજન સિસ્ટમની સંયોજન સ્નિગ્ધતા HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટે છે. તેથી, સ્ટાર્ચ પરમાણુઓમાં હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથોનો પરિચય સ્ટાર્ચ પરમાણુઓમાં ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડના ભંગ તરફ દોરી શકે છે.

ફિગ. 5-7 HPS/HPMC માટે જટિલ સ્નિગ્ધતા વિ. તાપમાન HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોયપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે ભળે છે

HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની જટિલ સ્નિગ્ધતા પર તાપમાનની અસર ચોક્કસ તાપમાન શ્રેણીમાં આર્હેનિયસ સંબંધને અનુરૂપ છે, અને જટિલ સ્નિગ્ધતા તાપમાન સાથે ઘાતાંકીય સંબંધ ધરાવે છે. આર્હેનિયસ સમીકરણ નીચે મુજબ છે:

તેમાંથી, η* એ જટિલ સ્નિગ્ધતા છે, Pa s;

A એ સતત છે, Pa s;

T એ સંપૂર્ણ તાપમાન છે, K;

R એ ગેસનો સ્થિરાંક છે, 8.3144 J·mol–1·K-1;

E એ સક્રિયકરણ ઊર્જા છે, J·mol-1.

ફોર્મ્યુલા (5-3) અનુસાર ફીટ કરેલ, સંયોજન પ્રણાલીના સ્નિગ્ધતા-તાપમાન વળાંકને 45 °C પર ટેન δ શિખર અનુસાર બે ભાગોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે; 5 °C - 45 °C અને 45 °C - 85 ° પર સંયોજન સિસ્ટમ C ની શ્રેણીમાં ફિટિંગ દ્વારા મેળવેલી સક્રિયકરણ ઊર્જા E અને સતત A ના મૂલ્યો કોષ્ટક 5-3 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. સક્રિયકરણ ઊર્જા E ની ગણતરી કરેલ કિંમતો −174 kJ·mol−1 અને 124 kJ·mol−1 ની વચ્ચે છે, અને અચલ A ની કિંમતો 6.24×10−11 Pa·s અને 1.99×1028 Pa·s વચ્ચે છે. ફિટિંગ રેન્જની અંદર, G80/HPMC નમૂના સિવાય ફીટ કરેલ સહસંબંધ ગુણાંક ઊંચા (R2 = 0.9071 –0.9892) હતા. G80/HPMC નમૂનામાં 45 °C - 85 °C ની તાપમાન શ્રેણીમાં નીચા સહસંબંધ ગુણાંક (R2= 0.4435) છે, જે G80 ની સ્વાભાવિક રીતે ઊંચી કઠિનતા અને અન્ય HPS સ્ફટિકીકરણ દરની તુલનામાં તેના ઝડપી વજનને કારણે હોઈ શકે છે. 362]. G80 ની આ મિલકત HPMC સાથે સંયોજનમાં બિન-સમાન સંયોજનો બનાવવાની શક્યતા વધારે છે.

5 °C - 45 °C ની તાપમાન શ્રેણીમાં, HPMC/HPS સંયુક્ત નમૂનાનું E મૂલ્ય શુદ્ધ HPS કરતા થોડું ઓછું છે, જે HPS અને HPMC વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે હોઈ શકે છે. સ્નિગ્ધતા તાપમાન અવલંબન ઘટાડો. શુદ્ધ HPMC નું E મૂલ્ય અન્ય નમૂનાઓ કરતા વધારે છે. તમામ સ્ટાર્ચ ધરાવતા નમૂનાઓ માટે સક્રિયકરણ ઊર્જા ઓછા હકારાત્મક મૂલ્યો હતા, જે દર્શાવે છે કે નીચા તાપમાને, તાપમાન સાથે સ્નિગ્ધતામાં ઘટાડો ઓછો સ્પષ્ટ થતો હતો અને ફોર્મ્યુલેશન સ્ટાર્ચ જેવી રચના દર્શાવે છે.

કોષ્ટક 5-3 એરેનિયસ સમીકરણ પરિમાણો (E: સક્રિયકરણ ઊર્જા; A: સતત; R 2 : નિર્ધારણ ગુણાંક) Eq.(1) માંથી HPS/HPMC માટે HPS ના હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશનની વિવિધ ડિગ્રી સાથે મિશ્રણ

જો કે, 45 °C - 85 °C ની ઉચ્ચ તાપમાન શ્રેણીમાં, શુદ્ધ HPS અને HPMC/HPS સંયુક્ત નમૂનાઓ વચ્ચે E મૂલ્ય ગુણાત્મક રીતે બદલાયું છે, અને શુદ્ધ HPSs નું E મૂલ્ય 45.6 kJ·mol−1 હતું – ની શ્રેણીમાં 124 kJ·mol−1, સંકુલના E મૂલ્યો -3.77 kJ·mol−1– -72.2 kJ·mol−1 ની શ્રેણીમાં છે. આ ફેરફાર જટિલ સિસ્ટમની સક્રિયકરણ ઊર્જા પર HPMC ની મજબૂત અસર દર્શાવે છે, કારણ કે શુદ્ધ HPMC નું E મૂલ્ય -174 kJ mol−1 છે. શુદ્ધ HPMC અને કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના E મૂલ્યો નકારાત્મક છે, જે દર્શાવે છે કે ઊંચા તાપમાને, વધતા તાપમાન સાથે સ્નિગ્ધતા વધે છે, અને સંયોજન HPMC જેવી વર્તણૂક રચના દર્શાવે છે.

ઉચ્ચ તાપમાન અને નીચા તાપમાને HPMC/HPS સંયોજન પ્રણાલીઓની જટિલ સ્નિગ્ધતા પર HPMC અને HPS ની અસરો ચર્ચા કરેલ વિસ્કોઇલાસ્ટિક ગુણધર્મો સાથે સુસંગત છે.

5.3.5 ગતિશીલ યાંત્રિક ગુણધર્મો

આકૃતિઓ 5-8 HPS ના HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનના 5 °C પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે ફ્રીક્વન્સી સ્વીપ કર્વ દર્શાવે છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે શુદ્ધ HPS લાક્ષણિક ઘન-જેવા વર્તન (G′ > G″) દર્શાવે છે, જ્યારે HPMC પ્રવાહી જેવું વર્તન છે (G′ <G″). તમામ HPMC/HPS ફોર્મ્યુલેશન્સ નક્કર-જેવી વર્તણૂક પ્રદર્શિત કરે છે. મોટાભાગના નમૂનાઓ માટે, G′ અને G″ બંને વધતી આવર્તન સાથે વધે છે, જે દર્શાવે છે કે સામગ્રીનું ઘન જેવું વર્તન મજબૂત છે.

શુદ્ધ HPMCs સ્પષ્ટ આવર્તન અવલંબન દર્શાવે છે જે શુદ્ધ HPS નમૂનાઓમાં જોવાનું મુશ્કેલ છે. અપેક્ષા મુજબ, HPMC/HPS જટિલ સિસ્ટમ ચોક્કસ ડિગ્રી આવર્તન અવલંબન દર્શાવે છે. HPS ધરાવતા તમામ નમૂનાઓ માટે, n′ હંમેશા n″ કરતાં નીચું હોય છે, અને G″ G′ કરતાં વધુ મજબૂત આવર્તન અવલંબન દર્શાવે છે, જે દર્શાવે છે કે આ નમૂનાઓ ચીકણું [352, 359, 363] કરતાં વધુ સ્થિતિસ્થાપક છે. તેથી, સંયુક્ત નમૂનાઓનું પ્રદર્શન મુખ્યત્વે HPS દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જેનું મુખ્ય કારણ એ છે કે HPMC નીચા તાપમાને ઓછી સ્નિગ્ધતા ઉકેલની સ્થિતિ રજૂ કરે છે.

કોષ્ટક 5-4 n′, n″, G0′ અને G0″ HPS/HPMC માટે 5 °C પર HPS ની વિવિધ હાઈડ્રોપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે Eqs થી નિર્ધારિત. (5-1) અને (5-2)

ફિગ. 5-8 સ્ટોરેજ મોડ્યુલસ (G′) અને લોસ મોડ્યુલસ (G″) વિ. HPS/HPMC માટે આવર્તન 5 °C પર HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોયપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે મિશ્રણ કરે છે

શુદ્ધ HPMCs સ્પષ્ટ આવર્તન અવલંબન દર્શાવે છે જે શુદ્ધ HPS નમૂનાઓમાં જોવાનું મુશ્કેલ છે. HPMC/HPS કોમ્પ્લેક્સ માટે અપેક્ષા મુજબ, લિગાન્ડ સિસ્ટમ ચોક્કસ ડિગ્રી આવર્તન અવલંબન દર્શાવે છે. HPS ધરાવતા તમામ નમૂનાઓ માટે, n′ હંમેશા n″ કરતાં નીચું હોય છે, અને G″ G′ કરતાં વધુ મજબૂત આવર્તન અવલંબન દર્શાવે છે, જે દર્શાવે છે કે આ નમૂનાઓ ચીકણું [352, 359, 363] કરતાં વધુ સ્થિતિસ્થાપક છે. તેથી, સંયુક્ત નમૂનાઓનું પ્રદર્શન મુખ્યત્વે HPS દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જેનું મુખ્ય કારણ એ છે કે HPMC નીચા તાપમાને ઓછી સ્નિગ્ધતા ઉકેલની સ્થિતિ રજૂ કરે છે.

આકૃતિઓ 5-9 HPS ના HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનના ફ્રિક્વન્સી સ્વીપ કર્વ્સને 85°C પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે દર્શાવે છે. આકૃતિમાંથી જોઈ શકાય છે તેમ, A1081 સિવાયના અન્ય તમામ HPS નમૂનાઓ લાક્ષણિક ઘન-જેવી વર્તણૂક દર્શાવે છે. A1081 માટે, G' અને G” ના મૂલ્યો ખૂબ જ નજીક છે, અને G' G કરતાં સહેજ નાનું છે”, જે સૂચવે છે કે A1081 પ્રવાહી તરીકે વર્તે છે.

આ એટલા માટે હોઈ શકે છે કારણ કે A1081 એ કોલ્ડ જેલ છે અને તે ઊંચા તાપમાને જેલ-થી-સોલ્યુશન સંક્રમણમાંથી પસાર થાય છે. બીજી બાજુ, સમાન સંયોજન ગુણોત્તર ધરાવતા નમૂનાઓ માટે, n′, n″, G0′ અને G0″ (કોષ્ટક 5-5) ના મૂલ્યો હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટ્યા છે, જે દર્શાવે છે કે હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન ઘન- જેમ કે ઊંચા તાપમાને સ્ટાર્ચનું વર્તન (85°C). ખાસ કરીને, G80 ના n′ અને n″ 0 ની નજીક છે, જે મજબૂત નક્કર જેવું વર્તન દર્શાવે છે; તેનાથી વિપરીત, A1081 ના n′ અને n″ મૂલ્યો 1 ની નજીક છે, મજબૂત પ્રવાહી વર્તન દર્શાવે છે. આ n' અને n" મૂલ્યો G' અને G" માટેના ડેટા સાથે સુસંગત છે. વધુમાં, આકૃતિ 5-9 પરથી જોઈ શકાય છે, હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી ઊંચા તાપમાને HPS ની આવર્તન અવલંબનમાં નોંધપાત્ર રીતે સુધારો કરી શકે છે.

ફિગ. 5-9 સ્ટોરેજ મોડ્યુલસ (G′) અને લોસ મોડ્યુલસ (G″) વિ. HPS/HPMC માટેની આવર્તન 85 °C પર HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોયપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે મિશ્રણ કરે છે

આંકડા 5-9 દર્શાવે છે કે HPMC લાક્ષણિક ઘન-જેવા વર્તન (G′ > G″) 85°C પર દર્શાવે છે, જે મુખ્યત્વે તેના થર્મોજેલ ગુણધર્મોને આભારી છે. વધુમાં, HPMC ના G′ અને G″ આવર્તન સાથે બદલાય છે આ વધારો બહુ બદલાયો નથી, જે દર્શાવે છે કે તેની સ્પષ્ટ આવર્તન અવલંબન નથી.

HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ માટે, n′ અને n″ ની કિંમતો બંને 0 ની નજીક છે, અને G0′ G0 (કોષ્ટક″ 5-5) કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે, જે તેના ઘન જેવા વર્તનની પુષ્ટિ કરે છે. બીજી બાજુ, ઉચ્ચ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી HPS ને ઘન-જેવી વર્તણૂકમાંથી પ્રવાહી-જેવી વર્તણૂકમાં ફેરવી શકે છે, એક ઘટના જે સંયોજન ઉકેલોમાં થતી નથી. વધુમાં, HPMC સાથે ઉમેરવામાં આવેલી કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ માટે, આવર્તનના વધારા સાથે, G' અને G" બંને પ્રમાણમાં સ્થિર રહ્યા, અને n' અને n" ના મૂલ્યો HPMC ની નજીક હતા. આ તમામ પરિણામો સૂચવે છે કે HPMC 85°C ના ઊંચા તાપમાને સંયોજન સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતા પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે.

કોષ્ટક 5-5 n′, n″, G0′ અને G0″ HPS/HPMC માટે 85 °C પર એચપીએસના વિવિધ હાઈડ્રોપ્રોપીલ અવેજી સાથે Eqs થી નિર્ધારિત. (5-1) અને (5-2)

5.3.6 HPMC/HPS કમ્પોઝિટ સિસ્ટમનું મોર્ફોલોજી

HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના તબક્કા સંક્રમણનો આયોડિન સ્ટેનિંગ ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ દ્વારા અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. 5:5 ના સંયોજન ગુણોત્તર સાથે HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનું પરીક્ષણ 25 °C, 45 °C અને 85 °C પર કરવામાં આવ્યું હતું. સ્ટેઇન્ડ લાઇટ માઇક્રોસ્કોપની નીચેની છબીઓ આકૃતિ 5-10 માં બતાવવામાં આવી છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે આયોડિનથી રંગ્યા પછી, HPS તબક્કો ઘાટા રંગમાં રંગાઈ જાય છે, અને HPMC તબક્કો હળવો રંગ દર્શાવે છે કારણ કે તેને આયોડિન દ્વારા રંગી શકાતો નથી. તેથી, HPMC/HPS ના બે તબક્કાઓને સ્પષ્ટ રીતે ઓળખી શકાય છે. ઊંચા તાપમાને, શ્યામ પ્રદેશો (HPS તબક્કો)નો વિસ્તાર વધે છે અને તેજસ્વી પ્રદેશોનો વિસ્તાર (HPMC તબક્કો) ઘટે છે. ખાસ કરીને, 25 °C પર, HPMC (તેજસ્વી રંગ) એ HPMC/HPS સંયુક્ત સિસ્ટમમાં સતત તબક્કો છે, અને HPMC સતત તબક્કામાં નાના ગોળાકાર HPS તબક્કો (ઘેરો રંગ) વિખેરાઈ જાય છે. તેનાથી વિપરીત, 85 °C પર, HPMC એ HPS સતત તબક્કામાં વિખરાયેલો ખૂબ જ નાનો અને અનિયમિત આકારનો વિખરાયેલો તબક્કો બની ગયો.

ફિગ. 5-8 ન રંગેલું ઊની કાપડ 1:1 HPMC/HPS 25 °C, 45 °C અને 85 °C પર ભળે છે

તાપમાનના વધારા સાથે, HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં HPMC થી HPS સુધી સતત તબક્કાના તબક્કાના મોર્ફોલોજીનું સંક્રમણ બિંદુ હોવું જોઈએ. સિદ્ધાંતમાં, જ્યારે HPMC અને HPS ની સ્નિગ્ધતા સમાન અથવા ખૂબ સમાન હોય ત્યારે તે થવું જોઈએ. જેમ કે આકૃતિ 5-10 માં 45 °C માઇક્રોગ્રાફ્સ પરથી જોઈ શકાય છે, લાક્ષણિક "સમુદ્ર-દ્વીપ" તબક્કાની રેખાકૃતિ દેખાતી નથી, પરંતુ સહ-સતત તબક્કો જોવા મળે છે. આ અવલોકન એ હકીકતની પણ પુષ્ટિ કરે છે કે 5.3.3 માં ચર્ચા કરાયેલ ડિસિપેશન ફેક્ટર-તાપમાન વળાંકમાં tan δ શિખર પર સતત તબક્કાનું એક તબક્કાનું સંક્રમણ થયું હોઈ શકે છે.

આકૃતિ પરથી તે પણ જોઈ શકાય છે કે નીચા તાપમાને (25 °C), ઘેરા એચપીએસ વિખેરાયેલા તબક્કાના કેટલાક ભાગો ચોક્કસ અંશે તેજસ્વી રંગ દર્શાવે છે, જેનું કારણ હોઈ શકે છે કારણ કે HPS તબક્કામાં HPS તબક્કાનો એક ભાગ અસ્તિત્વમાં છે. વિખરાયેલા તબક્કાનું સ્વરૂપ. મધ્યમ યોગાનુયોગ, ઊંચા તાપમાને (85 °C), કેટલાક નાના શ્યામ કણો તેજસ્વી રંગના HPMC વિખેરાયેલા તબક્કામાં વિતરિત થાય છે, અને આ નાના શ્યામ કણો સતત તબક્કાના HPS છે. આ અવલોકનો સૂચવે છે કે એચપીએમસી-એચપીએસ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં મેસોફેસની ચોક્કસ ડિગ્રી અસ્તિત્વમાં છે, આમ પણ સૂચવે છે કે એચપીએમસી એચપીએસ સાથે ચોક્કસ સુસંગતતા ધરાવે છે.

5.3.7 HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના તબક્કા સંક્રમણની યોજનાકીય રેખાકૃતિ

પોલિમર સોલ્યુશન્સ અને કમ્પોઝિટ જેલ પોઈન્ટ [216, 232]ના ક્લાસિકલ રિઓલોજિકલ વર્તણૂક અને પેપરમાં ચર્ચા કરાયેલા સંકુલ સાથેની સરખામણીના આધારે, તાપમાન સાથે HPMC/HPS સંકુલના માળખાકીય રૂપાંતર માટે એક સિદ્ધાંત મોડલ પ્રસ્તાવિત છે, જેમ કે ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. 5-11.

ફિગ. 5-11 HPMC (a) ના સોલ-જેલ સંક્રમણની યોજનાકીય રચનાઓ; એચપીએસ (બી); અને HPMC/HPS (c)

HPMC ના જેલ વર્તન અને તેના સંબંધિત સોલ્યુશન-જેલ સંક્રમણ પદ્ધતિનો ઘણો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે [159, 160, 207, 208]. વ્યાપકપણે સ્વીકૃત પૈકીની એક એ છે કે HPMC સાંકળો એકીકૃત બંડલના સ્વરૂપમાં ઉકેલમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. આ ક્લસ્ટરો કેટલાક અવેજી અથવા ઓછા પ્રમાણમાં દ્રાવ્ય સેલ્યુલોઝ માળખાને વીંટાળીને એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે, અને મિથાઈલ જૂથો અને હાઈડ્રોક્સિલ જૂથોના હાઈડ્રોફોબિક એકત્રીકરણ દ્વારા ગીચ અવેજીવાળા પ્રદેશો સાથે જોડાયેલા છે. નીચા તાપમાને, પાણીના અણુઓ મિથાઈલ હાઈડ્રોફોબિક જૂથોની બહાર પાંજરા જેવી રચના બનાવે છે અને હાઈડ્રોફિલિક જૂથો જેમ કે હાઈડ્રોક્સિલ જૂથોની બહાર પાણીના શેલ માળખાં બનાવે છે, જે નીચા તાપમાને એચપીએમસીને ઇન્ટરચેન હાઈડ્રોજન બોન્ડ બનાવવાથી અટકાવે છે. જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, HPMC ઊર્જાને શોષી લે છે અને આ વોટર કેજ અને વોટર શેલ સ્ટ્રક્ચર્સ તૂટી જાય છે, જે સોલ્યુશન-જેલ સંક્રમણની ગતિશાસ્ત્ર છે. પાણીના પાંજરા અને પાણીના શેલનું ભંગાણ મિથાઈલ અને હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથોને જલીય વાતાવરણમાં ખુલ્લા પાડે છે, પરિણામે મુક્ત વોલ્યુમમાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે. ઊંચા તાપમાને, હાઇડ્રોફોબિક જૂથોના હાઇડ્રોફોબિક જોડાણ અને હાઇડ્રોફિલિક જૂથોના હાઇડ્રોફિલિક જોડાણને કારણે, જેલનું ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક માળખું આખરે રચાય છે, જે આકૃતિ 5-11(a) માં બતાવ્યા પ્રમાણે છે.

સ્ટાર્ચ જિલેટીનાઇઝેશન પછી, એમીલોઝ સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ્સમાંથી ઓગળી જાય છે અને હોલો સિંગલ હેલિકલ સ્ટ્રક્ચર બનાવે છે, જે સતત ઘા કરે છે અને અંતે રેન્ડમ કોઇલની સ્થિતિ રજૂ કરે છે. આ સિંગલ-હેલિક્સ માળખું અંદરથી હાઇડ્રોફોબિક પોલાણ અને બહારની બાજુએ હાઇડ્રોફિલિક સપાટી બનાવે છે. સ્ટાર્ચની આ ગાઢ રચના તેને વધુ સારી સ્થિરતા [230-232] આપે છે. તેથી, HPS ઊંચા તાપમાને જલીય દ્રાવણમાં કેટલાક ખેંચાયેલા હેલિકલ સેગમેન્ટ્સ સાથે ચલ રેન્ડમ કોઇલના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. જેમ જેમ તાપમાન ઘટે છે તેમ, HPS અને પાણીના અણુઓ વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડ તૂટી જાય છે અને બંધાયેલ પાણી ખોવાઈ જાય છે. અંતે, પરમાણુ સાંકળો વચ્ચે હાઇડ્રોજન બોન્ડની રચનાને કારણે ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક માળખું રચાય છે, અને આકૃતિ 5-11(b) માં બતાવ્યા પ્રમાણે જેલ રચાય છે.

સામાન્ય રીતે, જ્યારે ખૂબ જ અલગ સ્નિગ્ધતાવાળા બે ઘટકોનું સંયોજન કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા ઘટક વિખરાયેલા તબક્કાની રચના કરે છે અને ઓછી સ્નિગ્ધતાવાળા ઘટકના સતત તબક્કામાં વિખેરાઈ જાય છે. નીચા તાપમાને, HPMC ની સ્નિગ્ધતા HPS કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછી હોય છે. તેથી, એચપીએમસી ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતાવાળા એચપીએસ જેલ તબક્કાની આસપાસનો સતત તબક્કો બનાવે છે. બે તબક્કાઓની કિનારીઓ પર, HPMC સાંકળો પરના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો બંધાયેલ પાણીનો ભાગ ગુમાવે છે અને HPS મોલેક્યુલર ચેઇન્સ સાથે ઇન્ટરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવે છે. ગરમીની પ્રક્રિયા દરમિયાન, HPS પરમાણુ સાંકળો પર્યાપ્ત ઊર્જાને શોષવાને કારણે ખસી ગઈ અને પાણીના અણુઓ સાથે હાઈડ્રોજન બોન્ડ બનાવ્યા, પરિણામે જેલનું માળખું ફાટી ગયું. તે જ સમયે, એચપીએમસી સાંકળ પર પાણી-પાંજરાનું માળખું અને પાણી-શેલ માળખું નાશ પામ્યું હતું અને ધીમે ધીમે હાઇડ્રોફિલિક જૂથો અને હાઇડ્રોફોબિક ક્લસ્ટરોને બહાર કાઢવા માટે ફાટી ગયા હતા. ઊંચા તાપમાને, એચપીએમસી ઇન્ટરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ અને હાઇડ્રોફોબિક એસોસિએશનને કારણે જેલ નેટવર્ક માળખું બનાવે છે, અને આ રીતે આકૃતિ 5-11(c) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, રેન્ડમ કોઇલના HPS સતત તબક્કામાં વિખરાયેલો ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતાનો વિખરાયેલો તબક્કો બને છે. તેથી, એચપીએસ અને એચપીએમસી અનુક્રમે નીચા અને ઊંચા તાપમાને સંયુક્ત જેલના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો, જેલ ગુણધર્મો અને તબક્કાના મોર્ફોલોજી પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે.

સ્ટાર્ચના પરમાણુઓમાં હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથોની રજૂઆત તેના આંતરિક ક્રમાંકિત ઈન્ટ્રામોલેક્યુલર હાઈડ્રોજન બોન્ડ માળખાને તોડે છે, જેથી જિલેટીનાઈઝ્ડ એમાયલોઝ પરમાણુઓ સોજો અને ખેંચાયેલી સ્થિતિમાં હોય છે, જે પરમાણુઓના અસરકારક હાઇડ્રેશન વોલ્યુમમાં વધારો કરે છે અને સ્ટાર્ચના અણુઓની વૃત્તિને અટકાવે છે. જલીય દ્રાવણ [362] માં. તેથી, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલના વિશાળ અને હાઇડ્રોફિલિક ગુણો એમાયલોઝ મોલેક્યુલર ચેઇન્સનું પુનઃસંયોજન અને ક્રોસ-લિંકિંગ વિસ્તારોનું નિર્માણ મુશ્કેલ બનાવે છે [233]. તેથી, સ્થાનિક સ્ટાર્ચની સરખામણીમાં તાપમાનમાં ઘટાડા સાથે, HPS ઢીલું અને નરમ જેલ નેટવર્ક માળખું બનાવે છે.

હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે, HPS સોલ્યુશનમાં વધુ ખેંચાયેલા હેલિકલ ટુકડાઓ છે, જે બે તબક્કાઓની સીમા પર HPMC મોલેક્યુલર ચેઇન સાથે વધુ ઇન્ટરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવી શકે છે, આમ વધુ સમાન માળખું બનાવે છે. વધુમાં, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન સ્ટાર્ચની સ્નિગ્ધતા ઘટાડે છે, જે ફોર્મ્યુલેશનમાં HPMC અને HPS વચ્ચેના સ્નિગ્ધતાના તફાવતને ઘટાડે છે. તેથી, HPMC/HPS જટિલ સિસ્ટમમાં તબક્કો સંક્રમણ બિંદુ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે નીચા તાપમાને શિફ્ટ થાય છે. 5.3.4 માં પુનઃરચિત નમૂનાઓના તાપમાન સાથે સ્નિગ્ધતામાં અચાનક ફેરફાર દ્વારા આની પુષ્ટિ કરી શકાય છે.

5.4 પ્રકરણ સારાંશ

આ પ્રકરણમાં, HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશન્સ વિવિધ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા, અને HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ જેલ સંયોજન સિસ્ટમના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો અને જેલ ગુણધર્મો પર HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીની અસરની તપાસ રિઓમીટર દ્વારા કરવામાં આવી હતી. HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ જેલ કમ્પોઝિટ સિસ્ટમના તબક્કાવાર વિતરણનો આયોડિન સ્ટેનિંગ ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ વિશ્લેષણ દ્વારા અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. મુખ્ય તારણો નીચે મુજબ છે:

1. ઓરડાના તાપમાને, HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે HPMC/HPS સંયોજન દ્રાવણની સ્નિગ્ધતા અને શીયર પાતળા થવામાં ઘટાડો થયો. આ મુખ્યત્વે એટલા માટે છે કારણ કે સ્ટાર્ચ પરમાણુમાં હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથની રજૂઆત તેના ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડની રચનાને નષ્ટ કરે છે અને સ્ટાર્ચની હાઇડ્રોફિલિસિટી સુધારે છે.
2. ઓરડાના તાપમાને, એચપીએમસી/એચપીએસ કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનના શૂન્ય-શીયર સ્નિગ્ધતા h0, ફ્લો ઇન્ડેક્સ n અને સ્નિગ્ધતા ગુણાંક K બંને HPMC અને હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. HPMC સામગ્રીના વધારા સાથે, શૂન્ય શીયર સ્નિગ્ધતા h0 ઘટે છે, પ્રવાહ અનુક્રમણિકા n વધે છે, અને સ્નિગ્ધતા ગુણાંક K ઘટે છે; શુન્ય શીયર સ્નિગ્ધતા h0, ફ્લો ઇન્ડેક્સ n અને શુદ્ધ HPS ના સ્નિગ્ધતા ગુણાંક K બધા હાઇડ્રોક્સિલ સાથે વધે છે પ્રોપાઇલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે, તે નાનું બને છે; પરંતુ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ માટે, ઝીરો શીયર સ્નિગ્ધતા h0 અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટે છે, જ્યારે ફ્લો ઇન્ડેક્સ n અને સ્નિગ્ધતા સતત K અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે વધે છે.
3. પ્રી-શીયરિંગ અને ત્રણ-તબક્કાની થિક્સોટ્રોપી સાથેની શીયરિંગ પદ્ધતિ કમ્પાઉન્ડ સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતા, પ્રવાહ ગુણધર્મો અને થિક્સોટ્રોપીને વધુ ચોક્કસ રીતે પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે.
4. HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનો રેખીય વિસ્કોઇલાસ્ટિક પ્રદેશ HPS ની હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના ઘટાડા સાથે સાંકડો થાય છે.
5. આ ઠંડા-ગરમ જેલ સંયોજન પ્રણાલીમાં, HPMC અને HPS અનુક્રમે નીચા અને ઊંચા તાપમાને સતત તબક્કાઓ બનાવી શકે છે. આ તબક્કાના બંધારણમાં ફેરફાર જટિલ સ્નિગ્ધતા, વિસ્કોએલાસ્ટિક ગુણધર્મો, આવર્તન અવલંબન અને જટિલ જેલના જેલ ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરી શકે છે.
6. વિખરાયેલા તબક્કાઓ તરીકે, HPMC અને HPS અનુક્રમે ઊંચા અને નીચા તાપમાને HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ્સના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો અને જેલ ગુણધર્મો નક્કી કરી શકે છે. HPMC/HPS સંયુક્ત નમૂનાઓના વિસ્કોઇલાસ્ટિક વણાંકો નીચા તાપમાને HPS અને ઊંચા તાપમાને HPMC સાથે સુસંગત હતા.
7. સ્ટાર્ચ સ્ટ્રક્ચરના રાસાયણિક ફેરફારની વિવિધ ડિગ્રીએ પણ જેલના ગુણધર્મો પર નોંધપાત્ર અસર કરી હતી. પરિણામો દર્શાવે છે કે જટિલ સ્નિગ્ધતા, સંગ્રહ મોડ્યુલસ અને નુકશાન મોડ્યુલસ બધા HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટે છે. તેથી, મૂળ સ્ટાર્ચનું હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન તેની ક્રમબદ્ધ રચનાને વિક્ષેપિત કરી શકે છે અને સ્ટાર્ચની હાઇડ્રોફિલિસીટીમાં વધારો કરી શકે છે, જેના પરિણામે નરમ જેલ રચના થાય છે.
8. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન નીચા તાપમાને સ્ટાર્ચ સોલ્યુશનની ઘન જેવી વર્તણૂક અને ઊંચા તાપમાને પ્રવાહી જેવું વર્તન ઘટાડી શકે છે. નીચા તાપમાને, n′ અને n″ ના મૂલ્યો HPS હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે મોટા થયા; ઊંચા તાપમાને, n′ અને n″ મૂલ્યો HPS હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે નાના થઈ ગયા.
9. HPMC/HPS કમ્પોઝિટ સિસ્ટમના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો અને જેલ ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત થયો હતો. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના સ્નિગ્ધતા વળાંકમાં અચાનક ફેરફાર અને નુકશાન પરિબળ વળાંકમાં ટેન δ શિખર 45 °C પર દેખાય છે, જે માઇક્રોગ્રાફમાં જોવા મળેલી સહ-સતત તબક્કાની ઘટના (45 °C પર) સાથે સુસંગત છે.

સારાંશમાં, HPMC/HPS કોલ્ડ-હોટ જેલ કમ્પોઝિટ સિસ્ટમ ખાસ તાપમાન-નિયંત્રિત તબક્કાના મોર્ફોલોજી અને ગુણધર્મો દર્શાવે છે. સ્ટાર્ચ અને સેલ્યુલોઝના વિવિધ રાસાયણિક ફેરફારો દ્વારા, HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનો ઉપયોગ ઉચ્ચ-મૂલ્યવાળી સ્માર્ટ સામગ્રીના વિકાસ અને ઉપયોગ માટે કરી શકાય છે.

પ્રકરણ 6 HPMC/HPS કમ્પોઝિટ મેમ્બ્રેનની ગુણધર્મો અને સિસ્ટમ સુસંગતતા પર HPS અવેજીની ડિગ્રીની અસરો

તે પ્રકરણ 5 થી જોઈ શકાય છે કે સંયોજન પ્રણાલીમાં ઘટકોના રાસાયણિક બંધારણમાં ફેરફાર, રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો, જેલ ગુણધર્મો અને સંયોજન સિસ્ટમના અન્ય પ્રોસેસિંગ ગુણધર્મોમાં તફાવત નક્કી કરે છે. એકંદર કામગીરી પર નોંધપાત્ર અસર પડે છે.

આ પ્રકરણ HPMC/HPS સંયુક્ત પટલના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો પર ઘટકોના રાસાયણિક બંધારણના પ્રભાવ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. કમ્પોઝિટ સિસ્ટમના રિઓલોજિકલ પ્રોપર્ટીઝ પર પ્રકરણ 5 ના પ્રભાવ સાથે, એચપીએમસી/એચપીએસ કમ્પોઝિટ સિસ્ટમના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો સ્થાપિત થાય છે- ફિલ્મ ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ.

6.1 સામગ્રી અને સાધનો

6.1.1 મુખ્ય પ્રાયોગિક સામગ્રી

6.1.2 મુખ્ય સાધનો અને સાધનો

6.2 પ્રાયોગિક પદ્ધતિ

6.2.1 HPMC/HPS સંયુક્ત પટલની વિવિધ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે તૈયારી

સંયોજન દ્રાવણની કુલ સાંદ્રતા 8% (w/w) છે, HPMC/HPS સંયોજન ગુણોત્તર 10:0, 5:5, 0:10 છે, પ્લાસ્ટિસાઇઝર 2.4% (w/w) પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલ છે, ખાદ્ય HPMC/HPS ની સંયુક્ત ફિલ્મ કાસ્ટિંગ પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવી હતી. ચોક્કસ તૈયારી પદ્ધતિ માટે, 3.2.1 જુઓ.

6.2.2 HPMC/HPS સંયુક્ત પટલનું માઇક્રોડોમેઇન માળખું વિવિધ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે

6.2.2.1 સિંક્રોટ્રોન રેડિયેશન નાના-એન્ગલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર વિશ્લેષણનો સિદ્ધાંત

સ્મોલ એન્જલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગ (SAXS) એ એક્સ-રે બીમની નજીકના નાના ખૂણામાં પરીક્ષણ હેઠળના નમૂનાને ઇરેડિયેટ કરતી એક્સ-રે બીમના કારણે સ્કેટરિંગ ઘટનાનો ઉલ્લેખ કરે છે. સ્કેટરર અને આસપાસના માધ્યમ વચ્ચેના નેનોસ્કેલ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતાના તફાવતના આધારે, નાના-એંગલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે નેનોસ્કેલ શ્રેણીમાં ઘન, કોલોઇડલ અને પ્રવાહી પોલિમર સામગ્રીના અભ્યાસમાં થાય છે. વાઈડ-એંગલ એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન ટેક્નોલોજીની સરખામણીમાં, SAXS મોટા પાયા પર માળખાકીય માહિતી મેળવી શકે છે, જેનો ઉપયોગ પોલિમર મોલેક્યુલર ચેઈન, લાંબા-ગાળાની રચનાઓ અને પોલિમર કોમ્પ્લેક્સ સિસ્ટમ્સના તબક્કાનું માળખું અને તબક્કા વિતરણનું વિશ્લેષણ કરવા માટે થઈ શકે છે. . સિંક્રોટ્રોન એક્સ-રે પ્રકાશ સ્ત્રોત એ એક નવા પ્રકારનો ઉચ્ચ-પ્રદર્શન પ્રકાશ સ્ત્રોત છે, જેમાં ઉચ્ચ શુદ્ધતા, ઉચ્ચ ધ્રુવીકરણ, સાંકડી પલ્સ, ઉચ્ચ તેજ અને ઉચ્ચ કોલિમેશનના ફાયદા છે, તેથી તે સામગ્રીની નેનોસ્કેલ માળખાકીય માહિતી વધુ ઝડપથી મેળવી શકે છે. અને ચોક્કસ. માપેલા પદાર્થના SAXS સ્પેક્ટ્રમનું પૃથ્થકરણ ગુણાત્મક રીતે ઇલેક્ટ્રોન ક્લાઉડ ડેન્સિટીની એકરૂપતા, સિંગલ-ફેઝ ઇલેક્ટ્રોન ક્લાઉડ ડેન્સિટીની એકરૂપતા (પોરોડ અથવા ડેબીના પ્રમેયમાંથી હકારાત્મક વિચલન), અને બે-તબક્કાના ઇન્ટરફેસની સ્પષ્ટતા (નકારાત્મક દેવીમાંથી) મેળવી શકે છે. અથવા ડેબીનું પ્રમેય). ), સ્કેટરર સ્વ-સમાનતા (ભલે તે ખંડિત લક્ષણો ધરાવે છે), સ્કેટરર ડિસ્પર્સિટી (ગ્યુનીયર દ્વારા નિર્ધારિત મોનોડિસ્પર્સિટી અથવા પોલીડિસ્પેર્સિટી) અને અન્ય માહિતી, અને સ્કેટરર ફ્રેક્ટલ ડાયમેન્શન, ગિરેશન ત્રિજ્યા અને પુનરાવર્તન એકમોનું સરેરાશ સ્તર પણ માત્રાત્મક રીતે મેળવી શકાય છે. જાડાઈ, સરેરાશ કદ, સ્કેટરર વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક, ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને અન્ય પરિમાણો.

6.2.2.2 ટેસ્ટ પદ્ધતિ

ઑસ્ટ્રેલિયન સિંક્રોટ્રોન રેડિયેશન સેન્ટર (ક્લેટોન, વિક્ટોરિયા, ઑસ્ટ્રેલિયા) ખાતે, વિશ્વના અદ્યતન ત્રીજી પેઢીના સિંક્રોટ્રોન રેડિયેશન સ્ત્રોત (ફ્લક્સ 1013 ફોટોન/સે, તરંગલંબાઇ 1.47 Å) નો ઉપયોગ સંયુક્તની માઇક્રો-ડોમેન માળખું અને અન્ય સંબંધિત માહિતી નક્કી કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. ફિલ્મ પરીક્ષણ નમૂનાની દ્વિ-પરિમાણીય સ્કેટરિંગ પેટર્ન Pilatus 1M ડિટેક્ટર (169 × 172 μm વિસ્તાર, 172 × 172 μm પિક્સેલ કદ) દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવી હતી, અને માપેલ નમૂના 0.015 < q < 0.15 Å−1 (ની રેન્જમાં હતો. q એ સ્કેટરિંગ વેક્ટર છે) આંતરિક એક-પરિમાણીય સ્મોલ-એન્ગલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગ કર્વ સ્કેટરબ્રેન સોફ્ટવેર દ્વારા દ્વિ-પરિમાણીય સ્કેટરિંગ પેટર્નમાંથી મેળવવામાં આવે છે, અને સ્કેટરિંગ વેક્ટર q અને સ્કેટરિંગ એંગલ 2 ફોર્મ્યુલા i ​​/ , દ્વારા રૂપાંતરિત થાય છે. એક્સ-રે તરંગલંબાઇ ક્યાં છે. ડેટા વિશ્લેષણ પહેલા તમામ ડેટા પૂર્વ-સામાન્ય હતા.

6.2.3 HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત પટલનું થર્મોગ્રાવિમેટ્રિક વિશ્લેષણ

6.2.3.1 થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષણનો સિદ્ધાંત

3.2.5.1 જેવું જ

6.2.3.2 પરીક્ષણ પદ્ધતિ

જુઓ 3.2.5.2

6.2.4 HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મોના તાણ ગુણધર્મો

6.2.4.1 તાણયુક્ત મિલકત વિશ્લેષણનો સિદ્ધાંત

3.2.6.1 જેવું જ

6.2.4.2 ટેસ્ટ પદ્ધતિ

જુઓ 3.2.6.2

ISO37 સ્ટાન્ડર્ડનો ઉપયોગ કરીને, તેને ડમ્બેલ-આકારના સ્પ્લાઇન્સમાં કાપવામાં આવે છે, જેની કુલ લંબાઈ 35mm છે, 12mmની માર્કિંગ લાઇન વચ્ચેનું અંતર અને 2mmની પહોળાઈ છે. બધા પરીક્ષણ નમૂનાઓ 75% ભેજ પર 3 દિવસથી વધુ સમય માટે સંતુલિત હતા.

6.2.5 HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત પટલની ઓક્સિજન અભેદ્યતા

6.2.5.1 ઓક્સિજન અભેદ્યતા વિશ્લેષણનો સિદ્ધાંત

3.2.7.1 જેવું જ

6.2.5.2 પરીક્ષણ પદ્ધતિ

જુઓ 3.2.7.2

6.3 પરિણામો અને ચર્ચા

6.3.1 HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મોનું ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર વિશ્લેષણ

આકૃતિ 6-1 HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મોના નાના કોણ એક્સ-રે સ્કેટરિંગ સ્પેક્ટ્રા દર્શાવે છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે q > 0.3 Å (2θ > 40) ની પ્રમાણમાં મોટા પાયે શ્રેણીમાં, તમામ કલાના નમૂનાઓમાં સ્પષ્ટ લાક્ષણિકતા શિખરો દેખાય છે. શુદ્ધ ઘટક ફિલ્મ (ફિગ. 6-1a) ની એક્સ-રે સ્કેટરિંગ પેટર્નમાંથી, શુદ્ધ HPMC 0.569 Å પર મજબૂત એક્સ-રે સ્કેટરિંગ લાક્ષણિકતાની ટોચ ધરાવે છે, જે દર્શાવે છે કે HPMC વિશાળ-કોણમાં એક્સ-રે સ્કેટરિંગ પીક ધરાવે છે. 7.70 (2θ > 50) નો પ્રદેશ. ક્રિસ્ટલ લાક્ષણિકતા શિખરો, સૂચવે છે કે HPMC અહીં ચોક્કસ સ્ફટિકીય માળખું ધરાવે છે. બંને શુદ્ધ A939 અને A1081 સ્ટાર્ચ ફિલ્મના નમૂનાઓએ 0.397 Å પર એક અલગ એક્સ-રે સ્કેટરિંગ પીક પ્રદર્શિત કર્યું છે, જે દર્શાવે છે કે HPS 5.30 ના વાઈડ-એંગલ વિસ્તારમાં સ્ફટિકીય લાક્ષણિકતાનું શિખર ધરાવે છે, જે સ્ટાર્ચના B-પ્રકારના સ્ફટિકીય શિખરને અનુરૂપ છે. આકૃતિ પરથી તે સ્પષ્ટપણે જોઈ શકાય છે કે નીચા હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી સાથે A939 ઉચ્ચ અવેજી સાથે A1081 કરતા મોટો પીક વિસ્તાર ધરાવે છે. આ મુખ્યત્વે એટલા માટે છે કારણ કે સ્ટાર્ચ પરમાણુ સાંકળમાં હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથની રજૂઆત સ્ટાર્ચ પરમાણુઓની મૂળ ક્રમબદ્ધ રચનાને તોડે છે, સ્ટાર્ચ પરમાણુ સાંકળો વચ્ચે ફરીથી ગોઠવણી અને ક્રોસ-લિંકિંગની મુશ્કેલીમાં વધારો કરે છે, અને સ્ટાર્ચ પુનઃસ્થાપનની ડિગ્રી ઘટાડે છે. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથની અવેજીની ડિગ્રીમાં વધારો સાથે, સ્ટાર્ચ પુનઃસ્થાપન પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથની અવરોધક અસર વધુ સ્પષ્ટ છે.

સંયુક્ત નમૂનાઓ (ફિગ. 6-1b) ના નાના-એંગલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગ સ્પેક્ટ્રા પરથી જોઈ શકાય છે કે HPMC-HPS સંયુક્ત ફિલ્મોએ 7.70 HPMC ક્રિસ્ટલને અનુરૂપ 0.569 Å અને 0.397 Å પર સ્પષ્ટ લાક્ષણિકતા શિખરો દર્શાવ્યા છે. લાક્ષણિકતા શિખરો, અનુક્રમે. HPMC/A939 સંયુક્ત ફિલ્મના HPS સ્ફટિકીકરણનો ટોચનો વિસ્તાર HPMC/A1081 સંયુક્ત ફિલ્મ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે મોટો છે. પુનઃવ્યવસ્થા દબાવવામાં આવે છે, જે શુદ્ધ ઘટક ફિલ્મોમાં હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે HPS સ્ફટિકીકરણ પીક વિસ્તારની વિવિધતા સાથે સુસંગત છે. HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રીઓ સાથે સંયુક્ત પટલ માટે 7.70 પર HPMC ને અનુરૂપ સ્ફટિકીય પીક વિસ્તાર બહુ બદલાયો નથી. શુદ્ધ ઘટક નમૂનાઓના સ્પેક્ટ્રમ (ફિગ. 5-1a) સાથે સરખામણી કરતા, સંયુક્ત નમૂનાઓના HPMC સ્ફટિકીકરણ શિખરો અને HPS સ્ફટિકીકરણ શિખરોના ક્ષેત્રોમાં ઘટાડો થયો, જે દર્શાવે છે કે બંનેના સંયોજન દ્વારા, HPMC અને HPS બંને અસરકારક બની શકે છે. અન્ય જૂથ. ફિલ્મ વિભાજન સામગ્રીના પુનઃસ્થાપનની ઘટના ચોક્કસ અવરોધક ભૂમિકા ભજવે છે.

ફિગ. 6-1 HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS મિશ્રણ ફિલ્મોનો SAXS સ્પેક્ટ્રા

નિષ્કર્ષમાં, HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીમાં વધારો અને બે ઘટકોનું સંયોજન ચોક્કસ હદ સુધી HPMC/HPS સંયુક્ત પટલની પુનઃસ્થાપન ઘટનાને અટકાવી શકે છે. HPS ની હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીમાં વધારો મુખ્યત્વે સંયુક્ત પટલમાં HPS ના પુનઃસ્થાપનને અટકાવે છે, જ્યારે બે ઘટક સંયોજને સંયુક્ત પટલમાં HPS અને HPMC ના પુનઃસ્થાપનમાં ચોક્કસ અવરોધક ભૂમિકા ભજવી હતી.

6.3.2 અલગ-અલગ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત પટલનું સ્વ-સમાન ફ્રેક્ટલ સ્ટ્રક્ચર વિશ્લેષણ

સ્ટાર્ચ પરમાણુઓ અને સેલ્યુલોઝ પરમાણુઓ જેવા પોલિસેકરાઇડ પરમાણુઓની સરેરાશ સાંકળની લંબાઈ (R) 1000-1500 nm ની રેન્જમાં છે, અને q 0.01-0.1 Å-1 ની રેન્જમાં છે, qR સાથે >> 1. અનુસાર પોરોડ ફોર્મ્યુલા, પોલિસેકરાઇડ ફિલ્મના નમૂનાઓ જોઈ શકાય છે નાના-એંગલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગ ઇન્ટેન્સિટી અને સ્કેટરિંગ એંગલ વચ્ચેનો સંબંધ છે:

આમાં, I(q) નાના-એન્ગલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગ ઇન્ટેન્સિટી છું;

q એ સ્કેટરિંગ એંગલ છે;

α પોરોડ ઢોળાવ છે.

પોરોડ સ્લોપ α ફ્રેકટલ સ્ટ્રક્ચર સાથે સંબંધિત છે. જો α < 3, તો તે સૂચવે છે કે સામગ્રીનું માળખું પ્રમાણમાં ઢીલું છે, સ્કેટરરની સપાટી સરળ છે, અને તે માસ ફ્રેક્ટલ છે, અને તેનું ફ્રેક્ટલ પરિમાણ D = α છે; જો 3 < α <4 હોય, તો તે સૂચવે છે કે સામગ્રીનું માળખું ગાઢ છે અને સ્કેટરર સપાટી ખરબચડી છે, જે સપાટી ખંડિત છે, અને તેનું ખંડિત પરિમાણ D = 6 – α છે.

આકૃતિ 6-2 HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત પટલના lnI(q)-lnq પ્લોટ બતાવે છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે તમામ નમૂનાઓ ચોક્કસ શ્રેણીમાં સ્વ-સમાન ફ્રેક્ટલ માળખું રજૂ કરે છે, અને પોરોડ સ્લોપ α 3 કરતા ઓછો છે, જે સૂચવે છે કે સંયુક્ત ફિલ્મ માસ ફ્રેક્ટલ રજૂ કરે છે, અને સંયુક્ત ફિલ્મની સપાટી પ્રમાણમાં છે. સરળ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત પટલના સમૂહ ખંડિત પરિમાણો કોષ્ટક 6-1 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.

કોષ્ટક 6-1 HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રીઓ સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત પટલનું ખંડિત પરિમાણ દર્શાવે છે. તે કોષ્ટકમાંથી જોઈ શકાય છે કે શુદ્ધ HPS નમૂનાઓ માટે, નીચા હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ સાથે બદલાયેલ A939 નું ખંડિત પરિમાણ ઉચ્ચ હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ સાથે બદલાયેલ A1081 કરતા ઘણું વધારે છે, જે દર્શાવે છે કે હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે, પટલમાં સ્વ-સમાન રચનાની ઘનતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછી થઈ છે. આનું કારણ એ છે કે સ્ટાર્ચ મોલેક્યુલર ચેઇન પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથોની રજૂઆત નોંધપાત્ર રીતે HPS સેગમેન્ટ્સના પરસ્પર બંધનને અવરોધે છે, પરિણામે ફિલ્મમાં સ્વ-સમાન રચનાની ઘનતામાં ઘટાડો થાય છે. હાઇડ્રોફિલિક હાઇડ્રોક્સિપ્રોપીલ જૂથો પાણીના અણુઓ સાથે આંતરપરમાણુ હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવી શકે છે, જે પરમાણુ વિભાગો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઘટાડે છે; મોટા હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથો સ્ટાર્ચ મોલેક્યુલર સેગમેન્ટ્સ વચ્ચે પુનઃસંયોજન અને ક્રોસ-લિંકિંગને મર્યાદિત કરે છે, તેથી હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વધતી જતી ડિગ્રી સાથે, HPS વધુ છૂટક સ્વ-સમાન માળખું બનાવે છે.

HPMC/A939 કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ માટે, HPS નું ફ્રેક્ટલ પરિમાણ HPMC કરતા વધારે છે, જેનું કારણ એ છે કે સ્ટાર્ચ પુનઃસ્થાપિત થાય છે, અને મોલેક્યુલર સાંકળો વચ્ચે વધુ ક્રમબદ્ધ માળખું રચાય છે, જે પટલમાં સ્વ-સમાન માળખું તરફ દોરી જાય છે. . ઉચ્ચ ઘનતા. સંયોજન નમૂનાનું ખંડિત પરિમાણ બે શુદ્ધ ઘટકો કરતાં ઓછું છે, કારણ કે સંયોજન દ્વારા, બે ઘટકોના પરમાણુ ભાગોનું પરસ્પર બંધન એકબીજા દ્વારા અવરોધાય છે, પરિણામે સ્વ-સમાન રચનાઓની ઘનતા ઘટે છે. તેનાથી વિપરીત, HPMC/A1081 કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં, HPS નું ફ્રેક્ટલ પરિમાણ HPMC કરતા ઘણું ઓછું છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે સ્ટાર્ચ પરમાણુઓમાં હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથોની રજૂઆત નોંધપાત્ર રીતે સ્ટાર્ચના પુનઃસ્થાપનને અટકાવે છે. લાકડામાં સ્વ-સમાન માળખું વધુ છૂટક છે. તે જ સમયે, HPMC/A1081 સંયોજન નમૂનાનું ખંડિત પરિમાણ શુદ્ધ HPS કરતા વધારે છે, જે HPMC/A939 સંયોજન સિસ્ટમથી પણ નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે. સ્વ-સમાન માળખું, સાંકળ-જેવા HPMC પરમાણુઓ તેના છૂટક માળખાના પોલાણમાં પ્રવેશી શકે છે, ત્યાં HPS ની સ્વ-સમાન રચનાની ઘનતામાં સુધારો કરે છે, જે એ પણ સૂચવે છે કે ઉચ્ચ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી સાથે HPS સંયોજન પછી વધુ સમાન સંકુલ બનાવી શકે છે. HPMC સાથે. ઘટકો રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોના ડેટા પરથી, તે જોઈ શકાય છે કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન સ્ટાર્ચની સ્નિગ્ધતા ઘટાડી શકે છે, તેથી સંયોજન પ્રક્રિયા દરમિયાન, સંયોજન પદ્ધતિમાંના બે ઘટકો વચ્ચેના સ્નિગ્ધતા તફાવતમાં ઘટાડો થાય છે, જે સમાનતાના નિર્માણ માટે વધુ અનુકૂળ છે. સંયોજન

ફિગ. 6-2 lnI(q)-lnq પેટર્ન અને HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS મિશ્રણ ફિલ્મો માટે તેના ફિટ વળાંક

કોષ્ટક 6-1 HPS/HPMC મિશ્રિત ફિલ્મોના ફ્રેક્ટલ સ્ટ્રક્ચર પેરામીટર્સ HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે

સમાન સંયોજન ગુણોત્તર સાથે સંયુક્ત પટલ માટે, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથની અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે ખંડિત પરિમાણ પણ ઘટે છે. HPS પરમાણુમાં હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલનો પરિચય કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં પોલિમર સેગમેન્ટ્સના પરસ્પર બંધનને ઘટાડી શકે છે, જેનાથી સંયુક્ત પટલની ઘનતામાં ઘટાડો થાય છે; ઉચ્ચ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી સાથે HPS, HPMC સાથે વધુ સારી સુસંગતતા ધરાવે છે, એકસમાન અને ગાઢ સંયોજન બનાવવા માટે સરળ છે. તેથી, સંયુક્ત પટલમાં સ્વ-સમાન રચનાની ઘનતા એચપીએસની અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટે છે, જે એચપીએસ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલની અવેજીની ડિગ્રીના સંયુક્ત પ્રભાવ અને સંયુક્તમાં બે ઘટકોની સુસંગતતાનું પરિણામ છે. સિસ્ટમ

6.3.3 વિવિધ એચપીએસ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મોનું થર્મલ સ્થિરતા વિશ્લેષણ

થર્મોગ્રાવિમેટ્રિક વિશ્લેષકનો ઉપયોગ HPMC/HPS ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મોની થર્મલ સ્થિરતા ચકાસવા માટે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે કરવામાં આવ્યો હતો. આકૃતિ 6-3 હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી HPS ની વિવિધ ડિગ્રી સાથે સંયુક્ત ફિલ્મોના થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વળાંક (TGA) અને તેના વજન નુકશાન દર વળાંક (DTG) દર્શાવે છે. તે આકૃતિ 6-3(a) માં TGA વળાંક પરથી જોઈ શકાય છે કે વિવિધ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીકરણ ડિગ્રી સાથે સંયુક્ત પટલના નમૂનાઓ. તાપમાનના વધારા સાથે થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક પરિવર્તનના બે સ્પષ્ટ તબક્કાઓ છે. પ્રથમ, 30~180 °C પર વજન ઘટાડવાનો એક નાનો તબક્કો છે, જે મુખ્યત્વે પોલિસેકરાઇડ મેક્રોમોલેક્યુલ દ્વારા શોષાયેલા પાણીના વોલેટિલાઇઝેશનને કારણે થાય છે. 300~450 °C પર વજન ઘટાડવાનો મોટો તબક્કો છે, જે વાસ્તવિક થર્મલ ડિગ્રેડેશનનો તબક્કો છે, જે મુખ્યત્વે HPMC અને HPS ના થર્મલ ડિગ્રેડેશનને કારણે થાય છે. આકૃતિ પરથી તે પણ જોઈ શકાય છે કે HPS ના વજન ઘટાડવાના વળાંકો હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે સમાન છે અને HPMC કરતા નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે. શુદ્ધ HPMC અને શુદ્ધ HPS નમૂનાઓ માટે વજન ઘટાડવાના બે પ્રકારના વળાંકો વચ્ચે.

આકૃતિ 6-3(b) માં DTG વળાંકો પરથી, તે જોઈ શકાય છે કે શુદ્ધ HPS નું થર્મલ ડિગ્રેડેશન તાપમાન વિવિધ ડિગ્રી હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીકરણ સાથે ખૂબ નજીક છે, અને A939 અને A081 નમૂનાઓનું થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક તાપમાન 310 °C છે. અને અનુક્રમે 305 °C, શુદ્ધ HPMC નમૂનાનું થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક તાપમાન HPS કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે, અને તેનું ટોચનું તાપમાન 365 °C છે; HPMC/HPS કમ્પોઝિટ ફિલ્મમાં DTG વળાંક પર બે થર્મલ ડિગ્રેડેશન શિખરો છે, જે અનુક્રમે HPS અને HPMC ના થર્મલ ડિગ્રેડેશનને અનુરૂપ છે. લાક્ષણિકતા શિખરો, જે સૂચવે છે કે 5:5 ના સંયુક્ત ગુણોત્તર સાથે સંયુક્ત પ્રણાલીમાં તબક્કાના વિભાજનની ચોક્કસ ડિગ્રી છે, જે પ્રકરણ 3 માં 5:5 ના સંયુક્ત ગુણોત્તર સાથે સંયુક્ત ફિલ્મના થર્મલ ડિગ્રેડેશન પરિણામો સાથે સુસંગત છે. HPMC/A939 સંયુક્ત ફિલ્મના નમૂનાઓનું થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક તાપમાન અનુક્રમે 302 °C અને 363 °C હતું; HPMC/A1081 સંયુક્ત ફિલ્મના નમૂનાઓનું થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક તાપમાન અનુક્રમે 306 °C અને 363 °C હતું. સંયુક્ત ફિલ્મ નમૂનાઓનું ટોચનું તાપમાન શુદ્ધ ઘટક નમૂનાઓ કરતાં નીચા તાપમાને ખસેડવામાં આવ્યું હતું, જે સૂચવે છે કે સંયુક્ત નમૂનાઓની થર્મલ સ્થિરતામાં ઘટાડો થયો હતો. સમાન સંયોજન ગુણોત્તરવાળા નમૂનાઓ માટે, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક તાપમાનમાં ઘટાડો થયો, જે દર્શાવે છે કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીકરણ ડિગ્રીના વધારા સાથે સંયુક્ત ફિલ્મની થર્મલ સ્થિરતામાં ઘટાડો થયો છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે સ્ટાર્ચ પરમાણુઓમાં હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથોનો પરિચય મોલેક્યુલર સેગમેન્ટ્સ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને ઘટાડે છે અને પરમાણુઓની વ્યવસ્થિત પુન: ગોઠવણીને અટકાવે છે. તે પરિણામો સાથે સુસંગત છે કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે સ્વ-સમાન રચનાઓની ઘનતા ઘટે છે.

ફિગ. 6-3 TGA વળાંકો (a) અને તેમના વ્યુત્પન્ન (DTG) વળાંકો (b) HPMC/HPS મિશ્રિત ફિલ્મોના HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે

6.3.4 HPMC/HPS સંયુક્ત પટલનું વિવિધ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીકરણ ડિગ્રી સાથે યાંત્રિક ગુણધર્મોનું વિશ્લેષણ

ફિગ. 6-5 HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS ફિલ્મોના તાણ ગુણધર્મો

25 °C અને 75% સાપેક્ષ ભેજ પર મિકેનિકલ પ્રોપર્ટી વિશ્લેષક દ્વારા વિવિધ HPS હાઇડ્રોક્સિપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મોના તાણયુક્ત ગુણધર્મોનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. આકૃતિઓ 6-5 HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે સંયુક્ત ફિલ્મોની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ (a), વિરામ સમયે વિસ્તરણ (b) અને તાણ શક્તિ (c) દર્શાવે છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે HPMC/A1081 કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ માટે, HPS સામગ્રીના વધારા સાથે, સંયુક્ત ફિલ્મની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને તાણ શક્તિ ધીમે ધીમે ઘટતી જાય છે, અને વિરામ સમયે વિસ્તરણ નોંધપાત્ર રીતે વધ્યું હતું, જે 3.3 સાથે સુસંગત હતું. 5 મધ્યમ અને ઉચ્ચ ભેજ. વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર સાથે સંયુક્ત પટલના પરિણામો સુસંગત હતા.

શુદ્ધ HPS પટલ માટે, HPS હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી ઘટવા સાથે સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને તાણ શક્તિ બંનેમાં વધારો થયો છે, જે સૂચવે છે કે હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન સંયુક્ત પટલની જડતા ઘટાડે છે અને તેની લવચીકતાને સુધારે છે. આ મુખ્યત્વે છે કારણ કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે, HPS ની હાઇડ્રોફિલિસિટી વધે છે, અને પટલનું માળખું વધુ છૂટક બને છે, જે પરિણામ સાથે સુસંગત છે કે નાના ખૂણા X-માં અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે ખંડિત પરિમાણ ઘટે છે. કિરણ સ્કેટરિંગ ટેસ્ટ. જો કે, HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથની અવેજીની ડિગ્રીના ઘટાડાની સાથે વિરામ સમયે વિસ્તરણ ઘટે છે, જેનું મુખ્ય કારણ એ છે કે સ્ટાર્ચના પરમાણુમાં હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથનો પ્રવેશ સ્ટાર્ચના પુનઃસ્થાપનને અટકાવી શકે છે. પરિણામો વધારો અને ઘટાડો સાથે સુસંગત છે.

સમાન સંયોજન ગુણોત્તર સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત પટલ માટે, પટલ સામગ્રીનું સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના ઘટાડા સાથે વધે છે, અને અવેજી ડિગ્રીના ઘટાડા સાથે વિરામ સમયે તાણ શક્તિ અને વિસ્તરણ બંને ઘટે છે. તે નોંધવું યોગ્ય છે કે સંયુક્ત પટલના યાંત્રિક ગુણધર્મો HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે સંયોજન ગુણોત્તર સાથે સંપૂર્ણપણે બદલાય છે. આ મુખ્યત્વે એટલા માટે છે કારણ કે સંયુક્ત પટલના યાંત્રિક ગુણધર્મો માત્ર પટલના બંધારણ પર HPS અવેજી ડિગ્રી દ્વારા જ નહીં, પણ સંયોજન સિસ્ટમમાં ઘટકો વચ્ચેની સુસંગતતા દ્વારા પણ પ્રભાવિત થાય છે. HPS ની સ્નિગ્ધતા હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટે છે, તે સંયોજન દ્વારા એક સમાન સંયોજન રચવા માટે વધુ અનુકૂળ છે.

6.3.5 HPMC/HPS સંયુક્ત પટલનું ઓક્સિજન અભેદ્યતા વિશ્લેષણ વિવિધ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે

ઓક્સિજનને કારણે ઓક્સિડેશન એ ખોરાકને બગાડવાની ઘણી રીતે પ્રારંભિક તબક્કો છે, તેથી ચોક્કસ ઓક્સિજન અવરોધ ગુણધર્મો સાથે ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મો ખોરાકની ગુણવત્તામાં સુધારો કરી શકે છે અને ખોરાકની શેલ્ફ લાઇફ [108, 364] લંબાવી શકે છે. તેથી, HPMC/HPS સંયુક્ત પટલના વિવિધ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે ઓક્સિજન ટ્રાન્સમિશન દર માપવામાં આવ્યા હતા, અને પરિણામો આકૃતિ 5-6 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે તમામ શુદ્ધ HPS પટલની ઓક્સિજન અભેદ્યતા શુદ્ધ HPMC પટલ કરતાં ઘણી ઓછી છે, જે દર્શાવે છે કે HPS પટલ HPMC પટલ કરતાં વધુ સારી ઓક્સિજન અવરોધક ગુણધર્મો ધરાવે છે, જે અગાઉના પરિણામો સાથે સુસંગત છે. હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે શુદ્ધ HPS પટલ માટે, ઓક્સિજન ટ્રાન્સમિશન દર અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે વધે છે, જે દર્શાવે છે કે પટલ સામગ્રીમાં ઓક્સિજનનો વિસ્તાર વધે છે. આ નાના એંગલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર વિશ્લેષણ સાથે સુસંગત છે કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે પટલનું માળખું ઢીલું બને છે, તેથી પટલમાં ઓક્સિજનની પ્રવેશની ચેનલ મોટી બને છે, અને પટલમાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ વધે છે. જેમ જેમ વિસ્તાર વધે છે તેમ તેમ ઓક્સિજન ટ્રાન્સમિશન રેટ પણ ધીમે ધીમે વધે છે.

ફિગ. 6-6 HPS/HPMC ફિલ્મોની HPS ની વિવિધ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે ઓક્સિજન અભેદ્યતા

વિવિધ એચપીએસ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે સંયુક્ત પટલ માટે, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે ઓક્સિજન ટ્રાન્સમિશન દર ઘટે છે. આ મુખ્યત્વે એટલા માટે છે કારણ કે 5:5 કમ્પાઉન્ડિંગ સિસ્ટમમાં, HPS ઓછી સ્નિગ્ધતા ધરાવતા HPMC સતત તબક્કામાં વિખરાયેલા તબક્કાના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, અને HPS ની સ્નિગ્ધતા હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટે છે. સ્નિગ્ધતાનો તફાવત જેટલો નાનો, એકરૂપ સંયોજનની રચના માટે વધુ અનુકૂળ, પટલ સામગ્રીમાં ઓક્સિજન પરમીશન ચેનલ વધુ કપટી, અને ઓક્સિજન ટ્રાન્સમિશન દર ઓછો.

6.4 પ્રકરણ સારાંશ

આ પ્રકરણમાં, HPMC/HPS ખાદ્ય સંયુક્ત ફિલ્મો HPS અને HPMC ને હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની વિવિધ ડિગ્રી સાથે કાસ્ટ કરીને અને પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલને પ્લાસ્ટિસાઇઝર તરીકે ઉમેરીને તૈયાર કરવામાં આવી હતી. સિંક્રોટ્રોન રેડિયેશન સ્મોલ-એંગલ એક્સ-રે સ્કેટરિંગ ટેક્નોલોજી દ્વારા ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર અને કમ્પોઝિટ મેમ્બ્રેનની માઇક્રોડોમેઈન સ્ટ્રક્ચર પર વિવિધ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીની અસરનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષક, મિકેનિકલ પ્રોપર્ટી ટેસ્ટર અને ઓક્સિજન અભેદ્યતા પરીક્ષક દ્વારા થર્મલ સ્થિરતા, યાંત્રિક ગુણધર્મો અને સંયુક્ત પટલની ઓક્સિજન અભેદ્યતા અને તેમના નિયમો પર વિવિધ HPS હાઇડ્રોક્સિપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીની અસરોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. મુખ્ય તારણો નીચે મુજબ છે:

1. સમાન સંયોજન ગુણોત્તર સાથે HPMC/HPS સંયુક્ત પટલ માટે, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે, 5.30 પર HPS ને અનુરૂપ સ્ફટિકીકરણ પીક વિસ્તાર ઘટે છે, જ્યારે 7.70 પર HPMC ને અનુરૂપ સ્ફટિકીકરણ પીક વિસ્તાર તેટલો બદલાતો નથી, સ્ટાર્ચનું હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન સંયુક્ત ફિલ્મમાં સ્ટાર્ચના પુનઃસ્થાપનને અટકાવી શકે છે.
2. એચપીએમસી અને એચપીએસના શુદ્ધ ઘટક પટલની તુલનામાં, સંયુક્ત પટલના એચપીએસ (5.30) અને એચપીએમસી (7.70) ના સ્ફટિકીકરણ ટોચના ક્ષેત્રોમાં ઘટાડો થયો છે, જે સૂચવે છે કે બંનેના સંયોજન દ્વારા, એચપીએમસી અને એચપીએસ બંને અસરકારક રીતે થઈ શકે છે. સંયુક્ત પટલ. અન્ય ઘટકનું પુનઃસ્થાપન ચોક્કસ અવરોધક ભૂમિકા ભજવે છે.
3. તમામ HPMC/HPS સંયુક્ત પટલ સ્વ-સમાન માસ ફ્રેક્ટલ માળખું દર્શાવે છે. સમાન સંયોજન ગુણોત્તર સાથે સંયુક્ત પટલ માટે, પટલ સામગ્રીની ઘનતા હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે નોંધપાત્ર રીતે ઘટી છે; નીચું HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીકરણ સંયુક્ત પટલ સામગ્રીની ઘનતા બે-શુદ્ધ ઘટક સામગ્રી કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછી છે, જ્યારે ઉચ્ચ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રી સાથે સંયુક્ત પટલ સામગ્રીની ઘનતા શુદ્ધ HPS પટલ કરતાં વધુ છે, જે મુખ્યત્વે કારણ કે સંયુક્ત પટલ સામગ્રીની ઘનતા તે જ સમયે પ્રભાવિત થાય છે. પોલિમર સેગમેન્ટ બાઈન્ડિંગના ઘટાડા અને સંયોજન સિસ્ટમના બે ઘટકો વચ્ચેની સુસંગતતા પર HPS હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલેશનની અસર.
4. HPS નું હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મોની થર્મલ સ્થિરતા ઘટાડી શકે છે, અને સંયુક્ત ફિલ્મોનું થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક ટેમ્પરેચર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે નીચા તાપમાનના પ્રદેશમાં શિફ્ટ થાય છે, જેનું કારણ છે કે સ્ટાર્ચ પરમાણુઓમાં હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથ છે. પરિચય મોલેક્યુલર સેગમેન્ટ્સ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઘટાડે છે અને પરમાણુઓની વ્યવસ્થિત પુન: ગોઠવણીને અટકાવે છે.
5. શુદ્ધ HPS પટલની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને તાણ શક્તિ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટે છે, જ્યારે વિરામ સમયે વિસ્તરણ વધ્યું છે. આ મુખ્યત્વે એટલા માટે છે કારણ કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન સ્ટાર્ચના પુનઃસ્થાપનને અટકાવે છે અને સંયુક્ત ફિલ્મને ઢીલું માળખું બનાવે છે.
6. HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મનું સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે ઘટ્યું, પરંતુ વિરામ સમયે તાણ શક્તિ અને વિસ્તરણમાં વધારો થયો, કારણ કે સંયુક્ત ફિલ્મના યાંત્રિક ગુણધર્મો HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીથી પ્રભાવિત થયા ન હતા. ના પ્રભાવ ઉપરાંત, તે સંયોજન સિસ્ટમના બે ઘટકોની સુસંગતતા દ્વારા પણ પ્રભાવિત થાય છે.
7. શુદ્ધ HPS ની ઓક્સિજન અભેદ્યતા હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે વધે છે, કારણ કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન HPS આકારહીન પ્રદેશની ઘનતા ઘટાડે છે અને પટલમાં ઓક્સિજનના પ્રવેશના ક્ષેત્રમાં વધારો કરે છે; HPMC/HPS કમ્પોઝિટ મેમ્બ્રેન હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે ઓક્સિજન અભેદ્યતા ઘટે છે, જેનું મુખ્ય કારણ એ છે કે હાઇપરહાઇડ્રોક્સાઇપ્રોપીલેટેડ HPS HPMC સાથે વધુ સારી સુસંગતતા ધરાવે છે, જે સંયુક્ત પટલમાં ઓક્સિજન પરિમેશન ચેનલની વધેલી ટોર્ટ્યુસિટી તરફ દોરી જાય છે. ઓક્સિજનની અભેદ્યતામાં ઘટાડો.

ઉપરોક્ત પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો જેમ કે યાંત્રિક ગુણધર્મો, થર્મલ સ્થિરતા અને HPMC/HPS સંયુક્ત પટલની ઓક્સિજન અભેદ્યતા તેમની આંતરિક સ્ફટિકીય રચના અને આકારહીન પ્રદેશની રચના સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે, જે માત્ર HPS હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીકરણથી પ્રભાવિત નથી, પરંતુ સંકુલ દ્વારા પણ. લિગાન્ડ સિસ્ટમ્સની બે ઘટક સુસંગતતાનો પ્રભાવ.

નિષ્કર્ષ અને આઉટલુક

1. નિષ્કર્ષ

આ પેપરમાં, થર્મલ જેલ એચપીએમસી અને કોલ્ડ જેલ એચપીએસ સંયુક્ત છે, અને એચપીએમસી/એચપીએસ કોલ્ડ અને હોટ રિવર્સ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ બનાવવામાં આવી છે. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ પર સોલ્યુશન એકાગ્રતા, સંયોજન ગુણોત્તર અને શીયરિંગ અસર યાંત્રિક ગુણધર્મો, ગતિશીલ થર્મોમેકેનિકલ ગુણધર્મો, ઓક્સિજન અભેદ્યતા, પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશન ગુણધર્મો અને થર્મલ સ્થિરતા સાથે જોડાયેલી સ્નિગ્ધતા, પ્રવાહ અનુક્રમણિકા અને થિક્સોટ્રોપી જેવા રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોના પ્રભાવનો વ્યવસ્થિત રીતે અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. કાસ્ટિંગ પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરાયેલ સંયુક્ત ફિલ્મો. વ્યાપક ગુણધર્મો, અને આયોડિન વાઇન સુસંગતતા, તબક્કા સંક્રમણ અને સંયુક્ત સિસ્ટમના તબક્કાના મોર્ફોલોજીનો ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપી દ્વારા અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, અને HPMC/HPS ના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત કરવામાં આવ્યો હતો. મેક્રોસ્કોપિક પ્રોપર્ટીઝ અને HPMC/HPS કમ્પોઝિટ સિસ્ટમના માઇક્રોમોર્ફોલોજિકલ સ્ટ્રક્ચર વચ્ચેના સંબંધ અનુસાર HPMC/HPS કમ્પોઝિટ સિસ્ટમની ફેઝ સ્ટ્રક્ચર અને સુસંગતતાને નિયંત્રિત કરીને કમ્પોઝિટના ગુણધર્મોને નિયંત્રિત કરવા માટે. rheological ગુણધર્મો, જેલ ગુણધર્મો, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને પટલના મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો પર વિવિધ ડિગ્રી સાથે રાસાયણિક રીતે સંશોધિત HPS ની અસરોનો અભ્યાસ કરીને, HPMC/HPS ઠંડા અને ગરમ વિપરીત જેલ સિસ્ટમના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો વચ્ચેના સંબંધની વધુ તપાસ કરવામાં આવી હતી. બંને વચ્ચેનો સંબંધ અને કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં જિલેશન મિકેનિઝમ અને તેના પ્રભાવિત પરિબળો અને ઠંડા અને ગરમ જેલના કાયદાને સ્પષ્ટ કરવા માટે ભૌતિક મોડેલની સ્થાપના કરવામાં આવી હતી. સંબંધિત અભ્યાસોએ નીચેના તારણો કાઢ્યા છે.

1. HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના સંયોજન ગુણોત્તરમાં ફેરફાર કરવાથી નીચા તાપમાને HPMC ની સ્નિગ્ધતા, પ્રવાહીતા અને થિક્સોટ્રોપી જેવા રિઓલોજિકલ ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર સુધારો થઈ શકે છે. રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો અને સંયોજન સિસ્ટમના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર વચ્ચેના સંબંધનો વધુ અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. ચોક્કસ પરિણામો નીચે મુજબ છે:

(1) નીચા તાપમાને, કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ એ સતત તબક્કા-વિખેરાયેલ તબક્કો "સમુદ્ર-દ્વીપ" માળખું છે, અને સતત તબક્કાનું સંક્રમણ HPMC/HPS સંયોજન ગુણોત્તરના ઘટાડા સાથે 4:6 પર થાય છે. જ્યારે સંયોજન ગુણોત્તર ઊંચો હોય છે (વધુ HPMC સામગ્રી), ઓછી સ્નિગ્ધતા સાથે HPMC એ સતત તબક્કો છે, અને HPS એ વિખરાયેલો તબક્કો છે. HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ માટે, જ્યારે ઓછી-સ્નિગ્ધતા ઘટક સતત તબક્કો હોય છે અને ઉચ્ચ-સ્નિગ્ધતા ઘટક સતત તબક્કો હોય છે, ત્યારે સંયોજન પ્રણાલીની સ્નિગ્ધતામાં સતત તબક્કાની સ્નિગ્ધતાનું યોગદાન નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોય છે. જ્યારે ઓછી-સ્નિગ્ધતા HPMC એ સતત તબક્કો હોય છે, ત્યારે સંયોજન પ્રણાલીની સ્નિગ્ધતા મુખ્યત્વે સતત-તબક્કાની સ્નિગ્ધતાના યોગદાનને પ્રતિબિંબિત કરે છે; જ્યારે ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા એચપીએસ એ સતત તબક્કો હોય છે, ત્યારે વિખરાયેલા તબક્કા તરીકે એચપીએમસી ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતાવાળા એચપીએસની સ્નિગ્ધતા ઘટાડશે. અસર કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમમાં HPS સામગ્રી અને સોલ્યુશનની સાંદ્રતાના વધારા સાથે, સંયોજન સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતા અને શીયર પાતળા થવાની ઘટનામાં ધીમે ધીમે વધારો થયો, પ્રવાહીતામાં ઘટાડો થયો, અને સંયોજન સિસ્ટમની ઘન જેવી વર્તણૂકમાં વધારો થયો. HPMC ની સ્નિગ્ધતા અને થિક્સોટ્રોપી HPS સાથેના ફોર્મ્યુલેશન દ્વારા સંતુલિત છે.

(2) 5:5 કમ્પાઉન્ડિંગ સિસ્ટમ માટે, HPMC અને HPS અનુક્રમે નીચા અને ઊંચા તાપમાને સતત તબક્કાઓ બનાવી શકે છે. આ તબક્કાના બંધારણમાં ફેરફાર જટિલ સ્નિગ્ધતા, વિસ્કોએલાસ્ટિક ગુણધર્મો, આવર્તન અવલંબન અને જટિલ જેલના જેલ ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરી શકે છે. વિખરાયેલા તબક્કાઓ તરીકે, HPMC અને HPS અનુક્રમે ઊંચા અને નીચા તાપમાને HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમ્સના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો અને જેલ ગુણધર્મો નક્કી કરી શકે છે. HPMC/HPS સંયુક્ત નમૂનાઓના વિસ્કોઇલાસ્ટિક વણાંકો નીચા તાપમાને HPS અને ઊંચા તાપમાને HPMC સાથે સુસંગત હતા.

(3) HPMC/HPS કમ્પોઝિટ સિસ્ટમના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો અને જેલ ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત થયો હતો. કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના સ્નિગ્ધતા વળાંકમાં અચાનક ફેરફાર અને નુકશાન પરિબળ વળાંકમાં ટેન ડેલ્ટા પીક બંને 45 °C પર દેખાય છે, જે માઇક્રોગ્રાફ (45 °C પર) માં જોવા મળેલી સહ-સતત તબક્કાની ઘટના સાથે સુસંગત છે.

1. માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને યાંત્રિક ગુણધર્મો, ગતિશીલ થર્મોમિકેનિકલ ગુણધર્મો, પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સ, ઓક્સિજન અભેદ્યતા અને વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર અને દ્રાવણ સાંદ્રતા હેઠળ તૈયાર કરાયેલ સંયુક્ત પટલની થર્મલ સ્થિરતાનો અભ્યાસ કરીને, આયોડિન ડાઇંગ ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપી ટેક્નોલૉજી સાથે સંયોજિત કરવામાં આવે છે, સંશોધન તબક્કા અને સંયોજકતા અને સંમિશ્રિતતા. સંકુલોની તપાસ કરવામાં આવી હતી, અને સંકુલના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત થયો હતો. ચોક્કસ પરિણામો નીચે મુજબ છે:

(1) વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર સાથે સંયુક્ત ફિલ્મોની SEM છબીઓમાં કોઈ સ્પષ્ટ બે-તબક્કા ઇન્ટરફેસ નથી. મોટાભાગની સંયુક્ત ફિલ્મોમાં DMA પરિણામોમાં માત્ર એક ગ્લાસ સંક્રમણ બિંદુ હોય છે, અને મોટાભાગની સંયુક્ત ફિલ્મોમાં DTG વળાંકમાં માત્ર એક જ થર્મલ ડિગ્રેડેશન પીક હોય છે. આ એકસાથે સૂચવે છે કે HPMC HPS સાથે ચોક્કસ સુસંગતતા ધરાવે છે.

(2) સાપેક્ષ ભેજ HPMC/HPS સંયુક્ત ફિલ્મોના યાંત્રિક ગુણધર્મો પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે, અને HPS સામગ્રીના વધારા સાથે તેની અસરની ડિગ્રી વધે છે. નીચા સાપેક્ષ ભેજ પર, HPS સામગ્રીના વધારા સાથે સંયુક્ત ફિલ્મોની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને તાણ શક્તિ બંનેમાં વધારો થયો છે, અને સંયુક્ત ફિલ્મોના વિરામ સમયે વિસ્તરણ શુદ્ધ ઘટક ફિલ્મો કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછું હતું. સાપેક્ષ ભેજના વધારા સાથે, સંયુક્ત ફિલ્મની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને તાણ શક્તિમાં ઘટાડો થયો, અને વિરામ સમયે વિસ્તરણ નોંધપાત્ર રીતે વધ્યું, અને સંયુક્ત ફિલ્મના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને સંયોજન ગુણોત્તર વચ્ચેના સંબંધમાં સંપૂર્ણપણે વિપરીત ફેરફારની પેટર્ન જોવા મળી. સંબંધિત ભેજ. વિવિધ સંયોજન ગુણોત્તર સાથે સંયુક્ત પટલના યાંત્રિક ગુણધર્મો વિવિધ સંબંધિત ભેજની પરિસ્થિતિઓમાં આંતરછેદ દર્શાવે છે, જે વિવિધ એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓ અનુસાર ઉત્પાદન પ્રદર્શનને શ્રેષ્ઠ બનાવવાની શક્યતા પૂરી પાડે છે.

(3) HPMC/HPS સંયુક્ત સિસ્ટમના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, તબક્કા સંક્રમણ, પારદર્શિતા અને યાંત્રિક ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત થયો હતો. a કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની પારદર્શિતાનો સૌથી નીચો બિંદુ HPMC ના સતત તબક્કામાંથી વિખેરાયેલા તબક્કા સુધીના તબક્કાના સંક્રમણ બિંદુ અને ટેન્સિલ મોડ્યુલસના ઘટાડાના ન્યૂનતમ બિંદુ સાથે સુસંગત છે. b સોલ્યુશનની સાંદ્રતાના વધારા સાથે વિરામ સમયે યંગનું મોડ્યુલસ અને વિસ્તરણ ઘટે છે, જે સંયોજન પ્રણાલીમાં સતત તબક્કાથી વિખેરાયેલા તબક્કામાં HPMC ના મોર્ફોલોજિકલ ફેરફાર સાથે કારણભૂત રીતે સંબંધિત છે.

(4) HPS ના ઉમેરાથી સંયુક્ત પટલમાં ઓક્સિજન પરિમેશન ચેનલની tortuosity વધે છે, મેમ્બ્રેનની ઓક્સિજન અભેદ્યતા નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે અને HPMC પટલની ઓક્સિજન અવરોધ કામગીરીમાં સુધારો કરે છે.

1. સંયુક્ત પ્રણાલીના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો પર HPS રાસાયણિક ફેરફારની અસર અને સંયુક્ત પટલના વ્યાપક ગુણધર્મો જેમ કે સ્ફટિક માળખું, આકારહીન પ્રદેશનું માળખું, યાંત્રિક ગુણધર્મો, ઓક્સિજન અભેદ્યતા અને થર્મલ સ્થિરતાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. ચોક્કસ પરિણામો નીચે મુજબ છે:

(1) HPS નું હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન નીચા તાપમાને સંયોજન પ્રણાલીની સ્નિગ્ધતા ઘટાડી શકે છે, સંયોજન દ્રાવણની પ્રવાહીતામાં સુધારો કરી શકે છે અને શીયર પાતળા થવાની ઘટનાને ઘટાડી શકે છે; HPS નું હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના રેખીય વિસ્કોએલાસ્ટિક વિસ્તારને સાંકડી કરી શકે છે, HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના તબક્કા સંક્રમણ તાપમાનને ઘટાડી શકે છે, અને નીચા તાપમાને સંયોજન સિસ્ટમની ઘન-જેવી વર્તણૂક અને ઊંચા તાપમાને પ્રવાહીતામાં સુધારો કરી શકે છે.

(2) એચપીએસનું હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન અને બે ઘટકોની સુસંગતતામાં સુધારો નોંધપાત્ર રીતે પટલમાં સ્ટાર્ચના પુનઃસ્થાપનને અટકાવી શકે છે અને સંયુક્ત પટલમાં ઢીલા સ્વ-સમાન માળખાના નિર્માણને પ્રોત્સાહન આપે છે. સ્ટાર્ચ મોલેક્યુલર ચેઇન પર વિશાળ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથોનો પરિચય એચપીએસ મોલેક્યુલર સેગમેન્ટ્સના પરસ્પર બંધન અને વ્યવસ્થિત પુન: ગોઠવણીને મર્યાદિત કરે છે, પરિણામે HPS ની વધુ છૂટક સ્વ-સમાન રચનાની રચના થાય છે. જટિલ સિસ્ટમ માટે, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીમાં વધારો સાંકળ જેવા HPMC પરમાણુઓને HPS ના છૂટક પોલાણ પ્રદેશમાં પ્રવેશવાની મંજૂરી આપે છે, જે જટિલ સિસ્ટમની સુસંગતતામાં સુધારો કરે છે અને HPS ની સ્વ-સમાન રચનાની ઘનતામાં સુધારો કરે છે. સંયોજન પ્રણાલીની સુસંગતતા હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ જૂથની અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે વધે છે, જે રિઓલોજિકલ ગુણધર્મોના પરિણામો સાથે સુસંગત છે.

(3) મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો જેમ કે યાંત્રિક ગુણધર્મો, થર્મલ સ્થિરતા અને HPMC/HPS સંયુક્ત પટલની ઓક્સિજન અભેદ્યતા તેની આંતરિક સ્ફટિકીય રચના અને આકારહીન ક્ષેત્રની રચના સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે. બે ઘટકોની સુસંગતતાની બે અસરોની સંયુક્ત અસર.

1. સંયોજન પ્રણાલીના રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો પર દ્રાવણની સાંદ્રતા, તાપમાન અને એચપીએસના રાસાયણિક ફેરફારની અસરોનો અભ્યાસ કરીને, એચપીએમસી/એચપીએસ કોલ્ડ-હીટ ઇન્વર્સ જેલ સંયોજન સિસ્ટમની જીલેશન પદ્ધતિની ચર્ચા કરવામાં આવી હતી. ચોક્કસ પરિણામો નીચે મુજબ છે:

(1) સંયોજન પ્રણાલીમાં નિર્ણાયક સાંદ્રતા (8%) છે, નિર્ણાયક સાંદ્રતાની નીચે, HPMC અને HPS સ્વતંત્ર પરમાણુ સાંકળો અને તબક્કાના પ્રદેશોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે; જ્યારે નિર્ણાયક સાંદ્રતા પહોંચી જાય છે, ત્યારે દ્રાવણમાં કન્ડેન્સેટ તરીકે HPS તબક્કો રચાય છે. જેલ સેન્ટર એ માઇક્રોજેલ માળખું છે જે એચપીએમસી મોલેક્યુલર ચેઇન્સ દ્વારા જોડાયેલા છે; નિર્ણાયક એકાગ્રતાની ઉપર, ઇન્ટર્વિનિંગ વધુ જટિલ છે અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વધુ મજબૂત છે, અને સોલ્યુશન પોલિમર મેલ્ટ જેવું વર્તન દર્શાવે છે.

(2) જટિલ સિસ્ટમમાં તાપમાનના ફેરફાર સાથે સતત તબક્કાનું સંક્રમણ બિંદુ છે, જે જટિલ સિસ્ટમમાં HPMC અને HPS ના જેલ વર્તન સાથે સંબંધિત છે. નીચા તાપમાને, HPMC ની સ્નિગ્ધતા HPS કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછી હોય છે, તેથી HPMC ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા HPS જેલ તબક્કાની આસપાસ સતત તબક્કો બનાવે છે. બે તબક્કાઓની કિનારીઓ પર, HPMC સાંકળ પરના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો તેમના બંધનકર્તા પાણીનો ભાગ ગુમાવે છે અને HPS મોલેક્યુલર સાંકળ સાથે ઇન્ટરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવે છે. ગરમીની પ્રક્રિયા દરમિયાન, HPS પરમાણુ સાંકળો પર્યાપ્ત ઊર્જાને શોષવાને કારણે ખસી ગઈ અને પાણીના અણુઓ સાથે હાઈડ્રોજન બોન્ડ બનાવ્યા, પરિણામે જેલનું માળખું ફાટી ગયું. તે જ સમયે, HPMC સાંકળો પર પાણી-પાંજરા અને પાણી-શેલ માળખાંનો નાશ કરવામાં આવ્યો હતો, અને ધીમે ધીમે હાઇડ્રોફિલિક જૂથો અને હાઇડ્રોફોબિક ક્લસ્ટરોને બહાર કાઢવા માટે ફાટી ગયા હતા. ઊંચા તાપમાને, એચપીએમસી ઇન્ટરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ અને હાઇડ્રોફોબિક એસોસિએશનને કારણે જેલ નેટવર્ક માળખું બનાવે છે, અને આ રીતે રેન્ડમ કોઇલના HPS સતત તબક્કામાં વિખરાયેલા ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતાવાળા વિખરાયેલા તબક્કા બની જાય છે.

(3) HPS ની હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રીના વધારા સાથે, HPMC/HPS કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની સુસંગતતા સુધરે છે, અને સંયોજન સિસ્ટમમાં તબક્કા સંક્રમણ તાપમાન નીચા તાપમાને જાય છે. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજીની ડિગ્રીના વધારા સાથે, HPS સોલ્યુશનમાં વધુ ખેંચાયેલા હેલિકલ ટુકડાઓ છે, જે બે તબક્કાઓની સીમા પર HPMC મોલેક્યુલર ચેઇન સાથે વધુ ઇન્ટરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવી શકે છે, આમ વધુ સમાન માળખું બનાવે છે. હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલેશન સ્ટાર્ચની સ્નિગ્ધતા ઘટાડે છે, જેથી સંયોજનમાં HPMC અને HPS વચ્ચેના સ્નિગ્ધતા તફાવતને સંકુચિત કરવામાં આવે છે, જે વધુ એકરૂપ સંયોજનની રચના માટે અનુકૂળ છે, અને બે ઘટકો વચ્ચેના સ્નિગ્ધતા તફાવતનું ન્યૂનતમ મૂલ્ય નીચા સ્તરે જાય છે. તાપમાન ક્ષેત્ર.

2. ઈનોવેશન પોઈન્ટ

1. HPMC/HPS કોલ્ડ અને હોટ રિવર્સ્ડ-ફેઝ જેલ કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની ડિઝાઈન અને નિર્માણ કરો અને આ સિસ્ટમના અનન્ય રેયોલોજિકલ ગુણધર્મોનો વ્યવસ્થિત રીતે અભ્યાસ કરો, ખાસ કરીને સંયોજન દ્રાવણની સાંદ્રતા, સંયોજન ગુણોત્તર, તાપમાન અને ઘટકોના રાસાયણિક ફેરફાર. રિઓલોજિકલ પ્રોપર્ટીઝ, જેલ પ્રોપર્ટીઝ અને કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમની સુસંગતતાના પ્રભાવના નિયમોનો વધુ અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, અને આયોડિન ડાઈંગ ઓપ્ટિકલ માઈક્રોસ્કોપના અવલોકન સાથે મળીને ફેઝ મોર્ફોલોજી અને કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમના ફેઝ ટ્રાન્ઝિશનનો વધુ અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. સંયોજન પ્રણાલીનું માળખું સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું- રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો-જેલ ગુણધર્મો સંબંધ. પ્રથમ વખત, એરહેનિયસ મોડલનો ઉપયોગ વિવિધ તાપમાન રેન્જમાં ઠંડા અને ગરમ રિવર્સ્ડ-ફેઝ કમ્પોઝિટ જેલના જેલ નિર્માણ કાયદાને ફિટ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.

2. HPMC/HPS કમ્પોઝિટ સિસ્ટમના તબક્કાનું વિતરણ, તબક્કો સંક્રમણ અને સુસંગતતા આયોડિન ડાઇંગ ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ વિશ્લેષણ તકનીક દ્વારા જોવામાં આવી હતી, અને સંયુક્ત ફિલ્મોના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો અને યાંત્રિક ગુણધર્મોને જોડીને પારદર્શિતા-યાંત્રિક ગુણધર્મો સ્થાપિત કરવામાં આવ્યા હતા. માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો જેમ કે પ્રોપર્ટી-ફેઝ મોર્ફોલોજી અને કોન્સન્ટ્રેશન-મિકેનિકલ પ્રોપર્ટીઝ-ફેઝ મોર્ફોલોજી વચ્ચેનો સંબંધ. સંયોજન ગુણોત્તર, તાપમાન અને એકાગ્રતા, ખાસ કરીને તબક્કા સંક્રમણની પરિસ્થિતિઓ અને સંયોજન પ્રણાલીના ગુણધર્મો પરના તબક્કાના સંક્રમણની અસર સાથે આ સંયોજન પ્રણાલીના તબક્કાના મોર્ફોલોજીના પરિવર્તનના કાયદાને સીધી રીતે અવલોકન કરવાની પ્રથમ વખત છે.

3. વિવિધ એચપીએસ હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ અવેજી ડિગ્રી સાથે સંયુક્ત પટલની સ્ફટિકીય માળખું અને આકારહીન માળખું SAXS દ્વારા અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, અને જીલેશન મિકેનિઝમ અને સંયુક્ત જેલના પ્રભાવની ચર્ચા રિયોલોજિકલ પરિણામો અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો જેમ કે ઓક્સિજન મેમ્બ્રેનમેબિલિટીની કોમ્પોઝિટ સાથે સંયોજનમાં કરવામાં આવી હતી. પરિબળો અને કાયદાઓ, તે પ્રથમ વખત જાણવા મળ્યું હતું કે સંયુક્ત સિસ્ટમની સ્નિગ્ધતા સંયુક્ત પટલમાં સ્વ-સમાન રચનાની ઘનતા સાથે સંબંધિત છે, અને તે મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો જેમ કે ઓક્સિજન અભેદ્યતા અને સંયુક્તના યાંત્રિક ગુણધર્મોને સીધી રીતે નિર્ધારિત કરે છે. પટલ, અને ભૌતિક ગુણધર્મો વચ્ચે rheological ગુણધર્મો-માઈક્રોસ્ટ્રક્ચર-મેમ્બ્રેન સંબંધ સ્થાપિત કરે છે.

3. આઉટલુક

તાજેતરના વર્ષોમાં, કાચા માલ તરીકે નવીનીકરણીય કુદરતી પોલિમરનો ઉપયોગ કરીને સલામત અને ખાદ્ય ખાદ્ય પેકેજિંગ સામગ્રીનો વિકાસ એ ફૂડ પેકેજિંગના ક્ષેત્રમાં સંશોધનનું હોટસ્પોટ બની ગયું છે. આ પેપરમાં, કુદરતી પોલિસેકરાઇડનો ઉપયોગ મુખ્ય કાચા માલ તરીકે થાય છે. એચપીએમસી અને એચપીએસનું સંયોજન કરીને, કાચા માલની કિંમતમાં ઘટાડો થાય છે, નીચા તાપમાને એચપીએમસીની પ્રક્રિયા કામગીરીમાં સુધારો થાય છે, અને સંયુક્ત પટલની ઓક્સિજન અવરોધ કામગીરીમાં સુધારો થાય છે. રિઓલોજિકલ વિશ્લેષણ, આયોડિન ડાઇંગ ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ વિશ્લેષણ અને સંયુક્ત ફિલ્મ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને વ્યાપક પ્રદર્શન વિશ્લેષણના સંયોજન દ્વારા, તબક્કાના આકારવિજ્ઞાન, તબક્કા સંક્રમણ, તબક્કા અલગ અને ઠંડા-ગરમ રિવર્સ્ડ-ફેઝ જેલ સંયુક્ત સિસ્ટમની સુસંગતતાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. સંયુક્ત સિસ્ટમના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત થયો હતો. મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો અને HPMC/HPS સંયુક્ત સિસ્ટમના માઇક્રોમોર્ફોલોજિકલ માળખું વચ્ચેના સંબંધ અનુસાર, સંયુક્ત સામગ્રીને નિયંત્રિત કરવા માટે સંયુક્ત સિસ્ટમની તબક્કાની રચના અને સુસંગતતાને નિયંત્રિત કરી શકાય છે. આ પેપરમાં સંશોધન વાસ્તવિક ઉત્પાદન પ્રક્રિયા માટે મહત્વપૂર્ણ માર્ગદર્શક મહત્વ ધરાવે છે; કોલ્ડ અને હોટ ઇન્વર્સ કોમ્પોઝિટ જેલ્સની રચનાની પદ્ધતિ, પ્રભાવિત પરિબળો અને કાયદાની ચર્ચા કરવામાં આવી છે, જે ઠંડા અને ગરમ વિપરીત જેલની સમાન સંયુક્ત સિસ્ટમ છે. આ પેપરનું સંશોધન ખાસ તાપમાન-નિયંત્રિત સ્માર્ટ સામગ્રીના વિકાસ અને ઉપયોગ માટે સૈદ્ધાંતિક માર્ગદર્શન પૂરું પાડવા માટે સૈદ્ધાંતિક મોડેલ પૂરું પાડે છે. આ પેપરના સંશોધન પરિણામો સારા સૈદ્ધાંતિક મૂલ્ય ધરાવે છે. આ પેપરના સંશોધનમાં ખોરાક, સામગ્રી, જેલ અને સંયોજન અને અન્ય શાખાઓના આંતરછેદનો સમાવેશ થાય છે. સમય અને સંશોધન પદ્ધતિઓની મર્યાદાને લીધે, આ વિષયના સંશોધનમાં હજુ પણ ઘણા અધૂરા મુદ્દાઓ છે, જેને નીચેના પાસાઓથી વધુ ઊંડો અને સુધારી શકાય છે. વિસ્તૃત કરો:

સૈદ્ધાંતિક પાસાઓ:

1. વિવિધ સાંકળ શાખાના ગુણોત્તર, મોલેક્યુલર વજન અને એચપીએસની વિવિધતાઓ પરના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો, પટલના ગુણધર્મો, તબક્કાના મોર્ફોલોજી અને સંયોજન સિસ્ટમની સુસંગતતા પરની અસરોનું અન્વેષણ કરવા અને સંયોજનની જેલ રચના પદ્ધતિ પર તેના પ્રભાવના કાયદાનું અન્વેષણ કરવા માટે. સિસ્ટમ
2. HPMC hydroxypropyl અવેજી ડિગ્રી, મેથોક્સિલ અવેજી ડિગ્રી, પરમાણુ વજન અને rheological ગુણધર્મો, જેલ ગુણધર્મો, કલા ગુણધર્મો અને સંયોજન સિસ્ટમની સિસ્ટમ સુસંગતતા પરના સ્ત્રોતની અસરોની તપાસ કરો અને સંયોજન ઘનીકરણ પર HPMC રાસાયણિક ફેરફારની અસરનું વિશ્લેષણ કરો. જેલ રચના મિકેનિઝમનો પ્રભાવ નિયમ.
3. ક્ષાર, પીએચ, પ્લાસ્ટિસાઇઝર, ક્રોસ-લિંકિંગ એજન્ટ, એન્ટિબેક્ટેરિયલ એજન્ટ અને અન્ય સંયોજન પ્રણાલીઓના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો, જેલ ગુણધર્મો, પટલની રચના અને ગુણધર્મો અને તેમના કાયદાઓનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.

અરજી:

1. સીઝનીંગ પેકેટો, વેજીટેબલ પેકેટો અને સોલીડ સૂપના પેકેજીંગ એપ્લીકેશન માટે ફોર્મ્યુલાને ઓપ્ટિમાઇઝ કરો અને સ્ટોરેજ સમયગાળા દરમિયાન સીઝનીંગ, શાકભાજી અને સૂપની જાળવણી અસર, સામગ્રીના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને બાહ્ય દળોને આધિન હોય ત્યારે ઉત્પાદનની કામગીરીમાં થતા ફેરફારોનો અભ્યાસ કરો. , અને પાણીની દ્રાવ્યતા અને સામગ્રીની આરોગ્યપ્રદ અનુક્રમણિકા. તે કોફી અને દૂધની ચા જેવા દાણાદાર ખોરાક તેમજ કેક, ચીઝ, મીઠાઈઓ અને અન્ય ખાદ્યપદાર્થોના ખાદ્ય પેકેજિંગ પર પણ લાગુ કરી શકાય છે.
2. વનસ્પતિશાસ્ત્રીય ઔષધીય વનસ્પતિ કેપ્સ્યુલ્સના ઉપયોગ માટે ફોર્મ્યુલા ડિઝાઇનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરો, પ્રક્રિયાની સ્થિતિ અને સહાયક એજન્ટોની શ્રેષ્ઠ પસંદગીનો વધુ અભ્યાસ કરો અને હોલો કેપ્સ્યુલ ઉત્પાદનો તૈયાર કરો. ભૌતિક અને રાસાયણિક સૂચકાંકો જેમ કે અસ્થિરતા, વિઘટન સમય, ભારે ધાતુની સામગ્રી અને માઇક્રોબાયલ સામગ્રીનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.
3. ફળો અને શાકભાજી, માંસ ઉત્પાદનો વગેરેને તાજા રાખવા માટે, છંટકાવ, ડૂબકી અને પેઇન્ટિંગની વિવિધ પ્રક્રિયા પદ્ધતિઓ અનુસાર, યોગ્ય ફોર્મ્યુલા પસંદ કરો, અને સડેલા ફળોના દર, ભેજની ખોટ, પોષક તત્વોનો વપરાશ, કઠિનતાનો અભ્યાસ કરો. સંગ્રહ સમયગાળા દરમિયાન પેકેજિંગ પછી શાકભાજી, ચળકાટ અને સ્વાદ અને અન્ય સૂચકાંકો; રંગ, pH, TVB-N મૂલ્ય, થિયોબાર્બિટ્યુરિક એસિડ અને પેકેજિંગ પછી માંસ ઉત્પાદનોના સુક્ષ્મસજીવોની સંખ્યા.