Reologija i kompatibilnost HPMC/HPS kompleksa

Reologija i kompatibilnostHPMC/HPSSložen

Ključne riječi: hidroksipropil metilceluloza; hidroksipropilni škrob; reološka svojstva; kompatibilnost; Kemijska modifikacija.

Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je polisaharidni polimer koji se obično koristi u pripremi jestivih filmova. Naširoko se koristi u području hrane i lijeka. Film ima dobru transparentnost, mehanička svojstva i svojstva naftne barijere. Međutim, HPMC je termički inducirani gel, što dovodi do njegovih loših performansi obrade na niskoj temperaturi i visoke potrošnje energije proizvodnje; Pored toga, njegova skupa cijena sirovina ograničava široku primjenu, uključujući farmaceutsko polje. Hidroksipropilni škrob (HPS) je jestivi materijal koji se široko koristi u području hrane i lijeka. Ima širok raspon izvora i niske cijene. Idealan je materijal za smanjenje troškova HPMC -a. Nadalje, svojstva HPL -a HPL -a mogu uravnotežiti viskoznost i druga reološka svojstva HPMC -a. , poboljšati svoje performanse obrade na niskoj temperaturi. Osim toga, HPS jestivi film ima izvrsna svojstva barijere za kisik, tako da može značajno poboljšati svojstva za barijere kisika u HPMC jestivom filmu.

HPS je dodan u HPMC za miješanje i konstruiran je HPMC/HPS hladni i vrući sustav gela reverzne faze. Raspravljen je zakon utjecaja svojstava, mehanizam interakcije između HPS i HPMC u otopini, kompatibilnost i fazni prijelaz sustava spojeva, te je utvrđen odnos između reoloških svojstava i strukture sustava spojeva. Rezultati pokazuju da sustav spojeva ima kritičnu koncentraciju (8%), ispod kritične koncentracije HPMC i HPS postoje u neovisnim molekulskim lancima i faznim regijama; above the critical concentration, the HPS phase is formed in the solution as the gel center, The microgel structure, which is connected by the intertwining of HPMC molecular chains, exhibits a behavior similar to that of a polymer melt. The rheological properties of the compound system and the compound ratio conform to the logarithmic sum rule, and show a certain degree of positive and negative deviation, indicating that the two components have good compatibility. The compound system is a continuous phase-dispersed phase “sea-island” structure at low temperature, and the continuous phase transition occurs at 4:6 with the decrease of the HPMC/HPS compound ratio.

As an important component of food commodities, food packaging can prevent food from being damaged and polluted by external factors in the process of circulation and storage, thereby extending the shelf life and storage period of food. As a new type of food packaging material that is safe and edible, and even has a certain nutritional value, edible film has broad application prospects in food packaging and preservation, fast food and pharmaceutical capsules, and has become a research hotspot in the current food polja vezana za pakiranje.

Kompozitna membrana HPMC/HPS pripremljena je metodom lijevanja. Kompatibilnost i fazno odvajanje kompozitnog sustava dodatno je istraženo skeniranjem elektronske mikroskopije, proučavana su dinamička analiza termomehaničkog svojstva i termogravimetrijska analiza, a proučavana su mehanička svojstva kompozitne membrane. i propusnost kisika i druga svojstva membrane. Rezultati pokazuju da nije očito dvofazno sučelje na SEM slikama svih kompozitnih filmova, postoji samo jedna staklena prijelazna točka u DMA rezultatima većine kompozitnih filmova, a u DTG krivuljama pojavljuje se samo jedan vrh toplinske razgradnje od većine kompozitnih filmova. HPMC ima određenu kompatibilnost s HPS -om. Dodavanje HPS -a HPMC -u značajno poboljšava svojstva kisika barijere kompozitne membrane. Mehanička svojstva kompozitne membrane uvelike se razlikuju s omjerom sastavljanja i relativnom vlagom okoliša, te predstavljaju crossover točku, koja može pružiti referencu za optimizaciju proizvoda za različite zahtjeve aplikacije.

Mikroskopska morfologija, fazna raspodjela, fazni prijelaz i druge mikrostrukture složenog sustava HPMC/HPS proučavane su jednostavnom analizom optičkog mikroskopa joda, a prozirnosti i mehaničkih svojstava sastavnog sustava proučavani su ultravioletni spektrofotometar. Uspostavljen je odnos između mikroskopske morfološke strukture i makroskopskog sveobuhvatnog rada HPMC/HPS spojnog sustava. Rezultati pokazuju da je veliki broj mezofaza prisutan u sustavu spoja, koji ima dobru kompatibilnost. Postoji fazna prijelazna točka u sustavu spoja, a ova fazna prijelazna točka ima određeni omjer spoja i ovisnost o koncentraciji otopine. Najniža točka transparentnosti spojnog sustava u skladu je s faznom prijelaznom točkom HPMC -a iz kontinuirane faze u dispergiranu fazu i minimalnom točkom zateznog modula. Youngov modul i izduživanje pri prekidu smanjili su se s povećanjem koncentracije otopine, što je imalo uzročni odnos s prijelazom HPMC -a iz kontinuirane faze u raspršenu fazu.

Reometar je korišten za proučavanje učinka kemijske modifikacije HPS-a na reološka svojstva i svojstva gela HPMC/HPS hladnog i vrućeg sustava gela reverzne faze. Proučavani su kapaciteti i fazni prijelazi, a uspostavljen je odnos između mikrostrukture i reoloških i gela. Rezultati istraživanja pokazuju da hidroksipropilacija HPS-a može smanjiti viskoznost sustava spojeva na niskoj temperaturi, poboljšati fluidnost otopine spoja i smanjiti pojavu razrjeđivanja smicanjem; Hidroksipropilacija HPS -a može suziti linearnu viskoznost složenog sustava. U elastičnom području, temperatura faznog prijelaza sustava spojeva HPMC/HPS je smanjena, a ponašanje sustava spojeva nalik krutini na niskoj temperaturi i fluidnost na visokoj temperaturi su poboljšani. HPMC i HPS tvore kontinuirane faze pri niskim odnosno visokim temperaturama, te kao disperzne faze određuju reološka svojstva i svojstva gela kompozitnog sustava pri visokim i niskim temperaturama. I nagla promjena u krivulji viskoznosti složenog sustava i tan delta vrh u krivulji faktora gubitka pojavljuju se na 45 °C, što odražava fenomen ko-kontinuirane faze opažen na mikrofotografijama obojenim jodom na 45 °C.

The effect of chemical modification of HPS on the crystalline structure and micro-divisional structure of the composite film was studied by synchrotron radiation small-angle X-ray scattering technology, and the mechanical properties, oxygen barrier properties and thermal stability of the composite film were Sustavno je proučavao utjecaj promjena kemijske strukture komponenti spojeva na mikrostrukturu i makroskopska svojstva složenih sustava. Rezultati sinhrotronskog zračenja pokazali su da hidroksipropilacija HPS-a i poboljšanje kompatibilnosti dviju komponenti mogu značajno inhibirati rekristalizaciju škroba u membrani i promicati stvaranje labavo-slične samo-slične strukture u kompozitnom membrani. Makroskopska svojstva kao što su mehanička svojstva, toplinska stabilnost i propusnost kisika kompozitne membrane HPMC/HPS usko su povezana s njegovom unutarnjom kristalnom strukturom i strukturom amorfne regije. Kombinirani učinak dvaju učinaka.

Prvo poglavlje Uvod

As an important component of food commodities, food packaging materials can protect food from physical, chemical and biological damage and pollution during circulation and storage, maintain the quality of food itself, facilitate food consumption, and ensure food. Dugoročno skladištenje i konzerviranje te daje hrani izgled kako bi se privukla potrošnja i dobila vrijednost iznad materijalnih troškova [1-4]. Kao nova vrsta materijala za pakiranje hrane koja je sigurna i jestiva, pa čak i određenu prehrambenu vrijednost, jestivi film ima široke izglede za primjenu u pakiranju i očuvanju hrane, brzoj hrani i farmaceutskim kapsulama, te je postao istraživačka žarište u trenutnoj hrani polja vezana za pakiranje.

Jestivi filmovi su filmovi s poroznom mrežnom strukturom, obično se dobivaju obradom prirodnih jestivih polimera. Many natural polymers existing in nature have gel properties, and their aqueous solutions can form hydrogels under certain conditions, such as some natural polysaccharides, proteins, lipids, etc. . Natural structural polysaccharides such as starch and cellulose, because of their special molecular structure of long-chain helix and stable chemical properties, can be suitable for long-term and various storage environments, and have been widely studied as edible film-forming materials . Jestivi filmovi napravljeni od jednog polisaharida često imaju određena ograničenja u izvedbi. Therefore, in order to eliminate the limitations of single polysaccharide edible films, obtain special properties or develop new functions, reduce product prices, and expand their applications, usually two kinds of polysaccharides are used. Ili su gornji prirodni polisaharidi sastojani kako bi se postigao učinak komplementarnih svojstava. Međutim, zbog razlike u molekularnoj strukturi između različitih polimera, postoji određena konformacijska entropija, a većina polimernih kompleksa djelomično je kompatibilna ili nespojiva. Fazna morfologija i kompatibilnost polimernog kompleksa odredit će svojstva kompozitnog materijala. Povijest deformacije i protoka tijekom obrade ima značajan utjecaj na strukturu. Stoga se proučavaju makroskopska svojstva kao što su reološka svojstva polimernog kompleksnog sustava. Međusobna povezanost mikroskopskih morfoloških struktura kao što su morfologija faze i kompatibilnost važna je za regulaciju performansi, analize i modifikacije kompozitnih materijala, tehnologije prerade, vođenja dizajna formule i dizajna strojeva za obradu i procjenu proizvodnje. Učinkovitost obrade proizvoda i razvoj i primjena novih polimernih materijala od velikog su značaja.

U ovom se poglavlju detaljno pregledavaju status istraživanja i primjena jestivih filmskih materijala; stanje istraživanja prirodnih hidrogelova; svrha i metoda sastavljanja polimera i napredak istraživanja polisaharidnog sastavljanja; metoda reološkog istraživanja sustava sastavljanja; Analizirana su i raspravljena reološka svojstva i konstrukcija modela hladnog i vrućeg reverznog gel sustava, kao i istraživački značaj, svrha istraživanja i istraživanja sadržaja ovog rada.

1.1 Jestivi film

Edible film refers to the addition of plasticizers and cross-linking agents based on natural edible substances (such as structural polysaccharides, lipids, proteins), through different intermolecular interactions, through compounding, heating, coating, drying, etc. The film with porous network Struktura nastala liječenjem. It can provide various functions such as selectable barrier properties to gas, moisture, contents and external harmful substances, so as to improve the sensory quality and internal structure of food, and prolong the storage period or shelf life of food products .

1.1.1 Povijest razvoja jestivih filmova

Razvoj jestivog filma može se pratiti do 12. i 13. stoljeća. U to su vrijeme Kinezi koristili jednostavnu metodu voska za premazivanje citrusa i limuna, koji su učinkovito smanjili gubitak vode u voću i povrću, tako da su voće i povrće održavali svoj originalni sjaj, tako produžujući rok trajanja voća i Povrće, ali pretjerano inhibira aerobno disanje voća i povrća, što je rezultiralo fermentativnim propadanjem voća. U 15. stoljeću Azijci su već počeli stvarati jestivi film iz sojinog mlijeka i koristili ga za zaštitu hrane i povećali izgled hrane [20]. U 16. stoljeću, Britanci su koristili masnoću kako bi premazali površine hrane kako bi smanjili gubitak vlage u hrani. U 19. stoljeću saharoza se prvi put koristila kao jestivi premaz na orasima, bademima i lješnjacima kako bi se spriječila oksidacija i razbojnost tijekom skladištenja. U 1830-ima se pojavili komercijalni parafinski filmovi s vrućim talinama za voće poput jabuka i krušaka. Krajem 19. stoljeća, želatinski filmovi prskaju se na površini mesnih proizvoda i druge hrane za očuvanje hrane. Početkom pedesetih godina prošlog stoljeća, Carnauba vosak itd., Izrađeni su u emulzije ulja u vodi za oblaganje i očuvanje svježeg voća i povrća. Krajem pedesetih godina prošlog stoljeća počela su se razvijati istraživanja o jestivim filmovima primijenjenim na mesne proizvode, a najopsežniji i najopsežniji i uspješniji primjer su proizvodi za klistir prerađeni iz tankog crijeva u životinje u kućište.

Od 1950 -ih, može se reći da je koncept jestivog filma samo predložen. Od tada su mnogi istraživači razvili veliko zanimanje za jestive filmove. Godine 1991. Nisperes je primijenio karboksimetil celulozu (CMC) na premaz i očuvanje banana i drugih plodova, voćno disanje je smanjeno, a gubitak klorofila je odgođen. Park i sur. Godine 1994. izvijestio je o učinkovitim svojstvima barijere filma proteina Zein na O2 i CO2, što je poboljšalo gubitak vode, vezanje i promjenu boje rajčice. Godine 1995. Lourdin je koristio razrijeđenu alkalnu otopinu za liječenje škroba i dodao glicerin kako bi premazao jagode za svježinu, što je smanjilo stopu gubitka vode u jagodama i odgođeno kvarenje. Baberjee je poboljšala svojstva jestivih filmova 1996. mikro-likefakcijom i ultrazvučnim tretmanom tekućine koja formira film, tako da je veličina čestica tekućine u obliku filma značajno smanjena i poboljšana je homogena stabilnost emulzije. 1998. Padegett i sur. added lysozyme or nisin to soybean protein edible film and used it to wrap food, and found that the growth of lactic acid bacteria in food was effectively inhibited [30]. Godine 1999. Yin Qinghong i sur. Koristio je pčelinji vosak za izradu agensa za prevlačenje za očuvanje i skladištenje jabuka i drugih plodova, što bi moglo inhibirati disanje, spriječiti skupljanje i gubitak težine i inhibirati invaziju mikroba.

Dugi niz godina, čaše za pečenje kukuruza za pakiranje sladoleda, ljepljivi rižin papir za pakiranje slatkiša i kore tofua za mesna jela tipična su jestiva pakiranja. Ali komercijalna primjena jestivih folija praktički nije postojala 1967., a čak je i konzerviranje voća obloženo voskom imalo vrlo ograničenu komercijalnu upotrebu. Until 1986, a few companies began to provide edible film products, and by 1996, the number of edible film companies had grown to more than 600. At present, the application of edible film in food packaging preservation has been increasing, and has achieved an godišnji prihod veći od 100 milijuna američkih dolara.

1.1.2 Značajke i vrste jestivih folija

Prema relevantnim istraživanjima, jestivi film ima sljedeće izvanredne prednosti: jestivi film može spriječiti pad i pogoršanje kvalitete hrane uzrokovane međusobnom migracijom različitih prehrambenih tvari; Neke jestive filmske komponente imaju posebnu prehrambenu vrijednost i funkciju zdravstvene zaštite; Jestivi film ima opcionalna svojstva barijere za CO2, O2 i druge plinove; Jestivi film može se koristiti za mikrovalnu pećnicu, pečenje, prženu hranu i lijekove i premaz; Jestivi film može se koristiti kao antioksidanti i konzervansi i drugi prijevoznici, čime se produžuju rok trajanja hrane; Jestivi film može se koristiti kao nosač za obojenje i prehrambene utvrđivače itd. Za poboljšanje kvalitete hrane i poboljšanje svojstava osjeta hrane; Jestivi film je siguran i jestiv, a može se konzumirati zajedno s hranom; Jestivi filmovi za pakiranje mogu se koristiti za pakiranje malih količina ili jedinica hrane, a formiraju višeslojne kompozitne ambalaže s tradicionalnim materijalima za pakiranje, što poboljšava ukupne performanse barijere materijala za pakiranje.

Razlog zašto je jestiva filmova o pakiranju ima gornja funkcionalna svojstva uglavnom se temelji na stvaranju određene trodimenzionalne mrežne strukture unutar njih, pokazujući tako određena svojstva čvrstoće i barijere. Na funkcionalna svojstva jestivog filma za pakiranje značajno utječu na svojstva njegovih komponenti, a na stupanj unutarnjeg polimernog umrežavanja, na ujednačenost i gustoću mrežne strukture također utječu različiti procesi formiranja filma. Očigledne razlike u izvedbi [15, 35]. Jestivi filmovi također imaju neka druga svojstva kao što su topljivost, boja, prozirnost itd. Prikladni materijali za pakiranje jestivih filmova mogu se odabrati u skladu s različitim okruženjima za upotrebu i razlikama u objektima proizvoda koji će se pakirati.

Prema načinu oblikovanja jestivog filma, može se podijeliti na filmove i premaze: (1) Prethodno pripremljeni neovisni filmovi obično se nazivaju filmovi. (2) Tanki sloj nastao na površini hrane pomoću premaza, uranjanja i prskanja naziva se premazom. Folije se uglavnom koriste za hranu s različitim sastojcima koje je potrebno zasebno pakirati (kao što su paketi začina i ulja u gotovim namirnicama), hranu s istim sastojkom, ali koja se mora zasebno pakirati (kao što su mala pakiranja kave, mlijeka u prahu, itd.), te lijekovi ili proizvodi za zdravstvenu njegu. Kapsula materijal; premazivanje se uglavnom koristi za čuvanje svježe hrane poput voća i povrća, mesnih proizvoda, premazivanje lijekova i sastavljanje mikrokapsula s kontroliranim otpuštanjem.

Prema materijalima filma o jestivom pakiranju filma, on se može podijeliti u: polisaharidni jestivi film, proteinski jestivi film, lipidni jestivi film, mikrobni jestivi film i kompozitni jestivi film.

As a new type of food packaging material that is safe and edible, and even has a certain nutritional value, edible film is widely used in the food packaging industry, the pharmaceutical field, the storage and preservation of fruits and vegetables, the processing and preservation mesa i vodenih proizvoda, proizvodnje brze hrane i proizvodnje ulja. Ima široke izglede za očuvanje hrane poput prženih pečenih bombona.

1.1.3.1 Primjena u pakiranju hrane

The film-forming solution is covered on the food to be packaged by spraying, brushing, dipping, etc., to prevent the penetration of moisture, oxygen and aromatic substances, which can effectively reduce the loss of packaging and reduce the number of packaging layers ; significantly reduce the outer layer of the food The complexity of the components of plastic packaging facilitates its recycling and processing, and reduces environmental pollution; it is applied to the separate packaging of some components of multi-component complex foods to reduce the mutual migration between different components, thereby reducing the pollution to the environment. Smanjite kvarenje hrane ili pad kvalitete hrane. Jestivi film izravno se obrađuje u papir za pakiranje ili vreće za pakiranje za ambalažu hrane, što ne samo da postiže sigurnost, čistoću i praktičnost, već smanjuje i pritisak bijelog zagađenja na okoliš.

Koristeći kukuruz, soju i pšenicu kao glavne sirovine, mogu se pripremiti papirnati filmovi za žitarice i koristiti za pakiranje kobasica i druge hrane. Nakon upotrebe, čak i ako se odbace u prirodni okoliš, oni su biorazgradivi i mogu se pretvoriti u gnojiva tla za poboljšanje tla. . Koristeći škrob, kitozan i talog od graha kao glavne materijale, može se pripremiti jestivi omotni papir za pakiranje brze hrane kao što su rezanci brze hrane i pomfrit, što je praktično, sigurno i vrlo popularno; koristi se za pakete začina, krute juhe Pakiranje gotove hrane kao što su sirovine, koje se mogu izravno kuhati u loncu kada se koriste, može spriječiti kontaminaciju hrane, povećati hranjivost hrane i olakšati čišćenje. Osušeni avokado, krumpir i lomljena riža fermentiraju se i pretvaraju u polisaharide, koji se mogu koristiti za pripremu novih jestivih materijala za unutarnje pakiranje koji su bezbojni i prozirni, imaju dobra svojstva barijere za kisik i mehanička svojstva te se koriste za pakiranje mlijeka u prahu , salatno ulje i drugi proizvodi [19]. Za vojnu hranu, nakon upotrebe proizvoda, tradicionalni plastični materijal za pakiranje odbacuje se u okoliš i postaje oznaka za praćenje neprijatelja, što je lako otkriti gdje se nalazi. U višekomponentnoj posebnoj hrani kao što je pizza, tijesto, kečap, sladoled, jogurt, kolači i deserti, plastični materijali za pakiranje ne mogu se izravno dodati za upotrebu, a jestiva folija za pakiranje pokazuje svoje jedinstvene prednosti, što može smanjiti broj skupina frakcijskih Migracija tvari u okusu poboljšava kvalitetu i estetiku proizvoda [21]. Jestivi film za pakiranje može se koristiti u mikrovalnoj preradi hrane sustava tijesta. Mesni proizvodi, povrće, sir i voće unaprijed su pakirani prskanjem, umakanjem ili četkanjem itd., zamrznuti i pohranjeni, a za konzumaciju ih je potrebno samo peći u mikrovalnoj pećnici.

Iako je dostupno malo komercijalnih jestivih ambalažnih papira i vrećica, registrirano je mnogo patenata na formulaciju i primjenu potencijalnih jestivih materijala za pakiranje. Francuska regulatorna tijela za hranu odobrila su industrijaliziranu jestivu vrećicu za pakiranje pod nazivom "SOLUPAN", koja se sastoji od hidroksipropil metilceluloze, škroba i natrijevog sorbata, a komercijalno je dostupna.

1.1.3.2 Primjena u medicini

Gelatin, cellulose derivatives, starch and edible gum can be used to prepare soft and hard capsule shells of medicines and health products, which can effectively ensure the efficacy of medicines and health products, and are safe and edible; Neki lijekovi imaju svojstveni gorki okus, što je teško koristiti pacijenti. Prihvaćeni, jestivi filmovi mogu se koristiti kao premazi za prikrivanje okusa za takve lijekove; neki enterički polimerni polimeri ne otapaju se u okolini želuca (pH 1,2), ali su topljivi u okolini crijeva (pH 6,8) i mogu se koristiti u crijevnoj ovojnici lijeka s produljenim oslobađanjem; Može se koristiti i kao nosač za ciljane lijekove.

Blanco-Fernandez i sur. Pripremio je hitozanski acetilirani monogliceridni kompozitni film i koristio ga za trajno oslobađanje antioksidacijskog djelovanja vitamina E, a učinak je bio izvanredan. Dugoročni materijali za pakiranje antioksidanata. Zhang i sur. Pomiješani škrob s želatinom, dodani plastifikator polietilen glikola i koristi se tradicionalno. Šuplje tvrde kapsule pripremljene su postupkom potapanja kompozitnog filma, a proučavane su prozirnosti, mehaničkih svojstava, hidrofilnih svojstava i fazne morfologije kompozitnog filma. Dobar materijal za kapsule [52]. Lal i sur. Kafirin je napravio u jestivi premaz za enterički premaz paracetamola kapsula i proučavao mehanička svojstva, toplinska svojstva, svojstva barijere i svojstva oslobađanja lijeka u jestivom filmu. Rezultati su pokazali da premaz sireva različitih tvrdih kapsula gliadin filma nije slomljen u želucu, već je droga pustila u crijevu na pH 6,8. Paik i sur. Pripremljene čestice HPMC ftalata obložene indometacinom i prskale je jestivu tekućinu za formiranje filma HPMC na površini čestica lijeka, te su proučavale brzinu ugradnje lijeka, prosječnu veličinu čestica čestica lijeka, jestivi film pokazao je da je HPMCN-COIRANI bio HPMCN-ov rezultati. Oralni lijek indometacin mogao bi postići svrhu maskiranja gorkog okusa lijeka i ciljanja lijeka. Oladzadabbasabadi i sur. Pomiješani modificirani sago škrob s karagenanom za pripremu jestivog kompozitnog filma kao zamjena za tradicionalne želatinske kapsule i proučavao je njegovu kinetiku sušenja, termomehanička svojstva, fizikalno -kemijska svojstva i svojstva barijera, rezultati pokazuju da kompozitni editalni film ima slična svojstva na gelatina i može koristiti u proizvodnji farmaceutskih kapsula.

1.1.3.3 Primjena u očuvanju voća i povrća

U svježem voću i povrću nakon branja još uvijek se snažno odvijaju biokemijske reakcije i disanje, što će ubrzati oštećenje tkiva voća i povrća, a lako je uzrokovati gubitak vlage u voću i povrću na sobnoj temperaturi, što rezultira Kvaliteta unutarnjih tkiva i osjetilnih svojstava voća i povrća. pad. Stoga je očuvanje postalo najvažnije pitanje u skladištu i prijevozu voća i povrća; Tradicionalne metode očuvanja imaju loš učinak očuvanja i visoke troškove. Očuvanje premaza voća i povrća trenutno je najučinkovitija metoda u očuvanju sobne temperature. Jestiva tekućina koja stvara film obložena je na površini voća i povrća, što može učinkovito spriječiti invaziju mikroorganizama, smanjiti disanje, gubitak vode i gubitak hranjivih tvari tkiva voća i povrća, odgoditi fiziološko starenje tkiva voća i povrća, and keep fruit and vegetable tissues The original plump and smooth. Sjajni izgled, kako bi se postigla svrha održavanja svježeg i produljenja razdoblja skladištenja. Amerikanci koriste acetil monoglicerid i sir ekstrahiran iz biljnog ulja kao glavne sirovine za pripremu jestivog filma i koriste ga za rezanje voća i povrća kako bi zadržali svježinu, spriječili dehidraciju, tamnjenje i invaziju mikroorganizama, tako da se može održati dulje vrijeme. dugo vremena. Svježe stanje. Japan koristi otpadnu svilu kao sirovinu za pripremu filma za očuvanje svježeg krumpira, koji može postići učinak očuvanja svježeg zraka usporediv s onim hladnog skladištenja. Amerikanci koriste biljno ulje i voće kao glavne sirovine za izradu tekućine za premazivanje, a rezano voće održavaju svježim i otkrili su da je učinak konzerviranja dobar.

Marquez i sur. Koristili su protein i pektin sirutke kao sirovine, a dodali su glutaminazu za umrežavanje za pripremu kompozitnog jestivog filma, koji se koristio za premazivanje svježe rezanih jabuka, rajčice i mrkve, što može značajno smanjiti brzinu mršavljenja. , inhibirajte rast mikroorganizama na površini svježeg voća i povrća i produžite rok trajanja na pretpostavci održavanja okusa i okusa svježeg voća i povrća. Shi Lei i sur. Prekriveni grožđe crvenog globusa s hitozanskim jestivim filmom, koji bi mogao smanjiti gubitak težine i brzinu trula grožđa, održavati boju i svjetlinu grožđa i odgoditi degradaciju topljivih krutih tvari. Koristeći hitozan, natrijev alginat, natrijev karboksimetilceluloza i poliakrilat kao sirovine, Liu i sur. Pripremljeni jestivi filmovi višeslojnim premazom za svježe čuvanje voća i povrća i proučavali njihovu morfologiju, topljivost u vodi itd. Rezultati su pokazali da je kompozitni film natrijevog karboksimetil celuloze-hitosan-glicerol imao najbolji učinak očuvanja. Sunk Qingshen i sur. studied the composite film of soybean protein isolate, which is used for the preservation of strawberries, which can significantly reduce the transpiration of strawberries, inhibit their respiration, and reduce the rate of rotten fruit . Ferreira i sur. Korišteni prašak od voća i povrća i prašak od krumpira za pripremu kompozitnog jestivog filma, proučavao je topljivost vode i mehanička svojstva kompozitnog filma, te koristio metodu premaza za očuvanje sokola. Rezultati su pokazali da je rok trajanja gloga produžen. 50%, stopa gubitka težine smanjila se za 30-57%, a organska kiselina i vlaga nisu se značajno promijenili. Fu Xiaowei i sur. Proučavali su očuvanje svježih paprika hitozanskim jestivim filmom, a rezultati su pokazali da bi mogao značajno smanjiti intenzitet disanja svježih paprika tijekom skladištenja i odgoditi starenje paprike. Navarro-Tarazaga i sur. Za očuvanje šljiva koristio je HPMC modificiran BEESWAX Modificiran HPMC. Rezultati su pokazali da pčelinji vosak može poboljšati svojstva barijere za kisik i vlagu i mehanička svojstva HPMC filmova. Brzina gubitka težine šljiva značajno je smanjena, omekšavanje i krvarenje voća tijekom skladištenja su poboljšane, a razdoblje skladištenja šljiva je produljeno. Tang Liing i sur. korištena otopina alkalije u školjku u modifikaciji škroba, pripremljena je jestiva ambalaža i proučavala njegova svojstva filma; at the same time, using its film-forming liquid to coat mangoes for freshness can effectively reduce breathing It can prevent the browning phenomenon during storage, reduce the weight loss rate and prolong the storage period .

1.1.3.4 Primjena u preradi i konzerviranju mesnih proizvoda

Mesni proizvodi s bogatim hranjivim tvarima i aktivnostima s visokim vodama lako su upadali mikroorganizmi u procesu prerade, transporta, skladištenja i konzumacije, što rezultira zamračenjem boje i oksidacije masti i drugom kvare. Da bi se produžilo razdoblje skladištenja i rok trajanja mesnih proizvoda, potrebno je pokušati inhibirati aktivnost enzima u mesnim proizvodima i invaziju na mikroorganizme na površini, te spriječiti pogoršanje boje i mirisa uzrokovanih oksidacijom masti. Trenutno je jestivo očuvanje filma jedna od uobičajenih metoda koja se široko koristi u očuvanju mesa u zemlji i inozemstvu. Uspoređujući ga s tradicionalnom metodom, utvrđeno je da su invazija vanjskih mikroorganizama, oksidativna razbojnost masti i gubitak soka značajno poboljšana u mesnim proizvodima pakiranim u jestivom filmu, a kvaliteta mesnih proizvoda značajno je poboljšana. Rok trajanja je produžen.

Istraživanje jestivog filma mesnih proizvoda započelo je krajem 1950 -ih, a najuspješniji slučaj primjene bio je kolagen jestivi film, koji se široko koristio u proizvodnji i preradi kobasica. Emiroglu i sur. added sesame oil to soybean protein edible film to make antibacterial film, and studied its antibacterial effect on frozen beef. The results showed that the antibacterial film can significantly inhibit the reproduction and growth of Staphylococcus aureus . Wook i sur. prepared a proanthocyanidin edible film and used it to coat refrigerated pork for freshness. Proučavane su boje, pH, PH, TVB-N vrijednost, tiobarbiturna kiselina i mikroba svinjskih kotleta nakon skladištenja 14 dana. The results showed that the edible film of proanthocyanidins can effectively reduce the formation of thiobarbituric acid, prevent fatty acid spoilage, reduce the invasion and reproduction of microorganisms on the surface of meat products, improve the quality of meat products, and prolong the storage period and rok trajanja. Jiang Shaotong i sur. Dodali su čajne polifenole i allicin u otopinu kompozitne membrane škrob-na-na-na-na-na-natri1 i koristili ih za očuvanje svježine ohlađene svinjetine, koja bi se mogla pohraniti na 0-4 ° C više od 19 dana. Cartagena i sur. izvijestio je o antibakterijskom utjecaju kolagenog jestivog filma dodanog nisin antimikrobnim agensom na očuvanje svinjskih kriški, što ukazuje na to da kolagenski jestivi film može smanjiti migraciju vlage u hladnjacima svinjskih kriški, odgoditi razbojnost mesnih proizvoda i dodati 2 kolagenog filma s % Nisin je imao najbolji učinak očuvanja. Wang Rui i sur. proučavao je promjene natrijevog alginata, hitozana i karboksimetilnih vlakana komparativnom analizom pH, isparljive baze dušika, crvenila i ukupnog broja kolonija govedine u roku od 16 dana od skladištenja. Tri vrste jestivih filmova natrijevog vitamina korištene su za očuvanje svježine ohlađene govedine. Rezultati su pokazali da je jestivi film natrijevog alginata imao idealan učinak očuvanja svježine. Caprioli i sur. Omotana kuhana pureća dojka s natrijevim kazejnim jestivim filmom, a zatim je hladila na 4 ° C. Studije su pokazale da natrijev kazeinski jestivi film može usporiti meso puretine tijekom hlađenja. razboritosti.

1.1.3.5 Primjena u očuvanju vodenih proizvoda

Kvalitetni pad vodenih proizvoda uglavnom se očituje u smanjenju slobodne vlage, propadanju okusa i propadanju teksture vodenih proizvoda. Razgradnja vodenih proizvoda, oksidacije, denaturacije i suhe potrošnje uzrokovane invazijom mikroba svi su važni čimbenici koji utječu na rok trajanja vodenih proizvoda. Zamrznuti skladištenje uobičajena je metoda za očuvanje vodenih proizvoda, ali bit će i određeni stupanj degradacije kvalitete u tom procesu, što je posebno ozbiljno za slatkovodne ribe.

Očuvanje vodenih proizvoda za jestive filmove započelo je krajem 1970 -ih i sada se široko koristi. Jestivi film može učinkovito sačuvati smrznute vodene proizvode, smanjiti gubitak vode, a također se može kombinirati s antioksidansima kako bi se spriječilo oksidaciju masti, postigavši ​​na taj način svrhu produljenja roka trajanja i roka trajanja. Meenatchisundaram i sur. Pripremio je kompozitni jestivi film na bazi škroba koristeći škrob kao matricu i dodao začine poput klinčića i cimeta, te ga koristio za očuvanje bijelih škampi. Rezultati su pokazali da jestivi škrobni film može učinkovito inhibirati rast mikroorganizama, usporiti oksidaciju masti, produžiti rok trajanja hladnjaka bijelih škampi na 10 ° C i 4 ° C bio je čak 14, odnosno 12 dana. Cheng Yuanyuan i drugi proučavali su konzervans otopine Pullulana i izveli slatkovodnu ribu. Očuvanje može učinkovito inhibirati rast mikroorganizama, usporiti oksidaciju ribljih proteina i masti i imati izvrstan učinak očuvanja. Yunus i sur. Prekrivena dugina pastrmka s želatinskim jestivim filmom na koji je dodano esencijalno ulje za lov list i proučavao je učinak očuvanja u hladnjaku na 4 ° C. Rezultati su pokazali da je želatinski jestivi film bio učinkovit u održavanju kvalitete duge pastrve do 22 dana. dugo vremena. Wang Siwei i sur. Koristili natrijev alginat, hitozan i CMC kao glavni materijali, dodali su stearinsku kiselinu za pripremu jestive tekućine za film i koristili ga za premazivanje Penaeus Vannamei za svježinu. Studija je pokazala da kompozitni film CMC -a i hitozana tekućina ima dobar učinak očuvanja i može produžiti rok trajanja za oko 2 dana. Yang Shengping i drugi koristili su polifenol za chitosan-tea jestivi film za hlađenje i očuvanje svježe frizure, koji mogu učinkovito inhibirati reprodukciju bakterija na površini frizura, odgoditi stvaranje hlapljivih hidroklornih kiselina oko 12 dana.

Duboka pržena hrana široko je popularna hrana za jelo s velikim rezultatima. Omotan je polisaharidom i proteinskim jestivim filmom, koji može spriječiti promjenu boje hrane tijekom procesa prženja i smanjiti potrošnju ulja. Ulazak kisika i vlage [80]. Premazivanje pržene hrane s gellan desni može smanjiti potrošnju ulja za 35%-63%, kao što je to slučaj kada je prženje sashimi, može smanjiti potrošnju ulja za 63%; Kada pržite čips od krumpira, može smanjiti potrošnju ulja za 35%-63%. Smanjena potrošnja goriva za 60%itd. [81].

Singthong i sur. made edible films of polysaccharides such as sodium alginate, carboxymethyl cellulose and pectin, which were used for the coating of fried banana strips, and studied the oil absorption rate after frying. The results showed that pectin and carboxyl The fried banana strips coated with methylcellulose showed better sensory quality, among which the pectin edible film had the best effect on reducing oil absorption [82]. Holownia i sur. Prekriveni HPMC i MC filmovi na površini prženih pilećih fileta za proučavanje promjena u potrošnji ulja, besplatnog sadržaja masnih kiselina i vrijednosti boje u ulju za prženje. Pred-presvlačenje može smanjiti apsorpciju ulja i poboljšati vijek trajanja ulja [83]. Sheng Meixiang i sur. Napravili su jestive filmove CMC -a, hitozana i soje proteina izoliranih, obloženih krumpira i prženih na visokoj temperaturi kako bi se proučavala apsorpcija ulja, sadržaj vode, boju, sadržaj akrilamida i senzorne kvalitete čipsa od krumpira. , Rezultati su pokazali da jestivi film soje proteina ima značajan utjecaj na smanjenje konzumacije ulja prženih krumpira čipsa, a hitosan jestivi film ima bolji utjecaj na smanjenje sadržaja akrilamida [84]. Salvador i sur. coated the surface of fried squid rings with wheat starch, modified corn starch, dextrin and gluten, which could improve the crispness of the squid rings and reduce the oil absorption rate [85].

Jestivi film može se koristiti kao glatki premaz za poboljšanje izgleda peciva; Može se koristiti kao prepreka vlazi, kisiku, masti itd. Da bi se poboljšala rok trajanja peciva, na primjer, hitozanski jestivi film koristi se za površinsku oblogu kruha, može se koristiti i kao ljepilo za hrskave grickalice i grickalice, Na primjer, pečeni kikiriki često su obloženi ljepilima kako bi premazali sol i začine [87].

Christos i sur. Napravili su jestive filmove proteina natrijevog alginata i sirutke i obloženi na površini probiotičkog kruha Lactobacillus Rhamnosus. Studija je pokazala da je brzina preživljavanja probiotika značajno poboljšana, ali dvije vrste kruha pokazale su da su probavni mehanizmi vrlo slični, tako da premaz jestivog filma ne mijenja teksturu, okus i termofizička svojstva kruha [88]. Panuwat i sur. Dodao je indijski ekstrakt guske u metil celulozu za pripremu jestivog kompozitnog filma i upotrijebio ga za očuvanje svježine pečenih indijskih indijskih indijskih indijskih insa. Rezultati su pokazali da kompozitni jestivi film može učinkovito inhibirati pečene indijske indijske kaše tijekom skladištenja. Kvaliteta se pogoršala, a rok trajanja pečenih indijskih indijskih indijskih indijskih lanaca produžen je do 90 dana [89]. Schou i sur. Napravio je prozirni i fleksibilan jestivi film s natrijevim kazeitom i glicerinom i proučavao njegova mehanička svojstva, propusnost vode i svoj efekt pakiranja na kriške pečenog kruha. Rezultati su pokazali da je jestivi film natrijevog kazeinata umotan pečeni kruh. Nakon kruha, njegova tvrdoća može se smanjiti u roku od 6 sati od skladištenja na sobnoj temperaturi [90]. Du i sur. used apple-based edible film and tomato-based edible film added with plant essential oils to wrap roast chicken, which not only inhibited the growth of microorganisms before roasting the chicken, but also enhanced the flavor of the chicken after roasting [91]. Javanmand i sur. Pripremio je jestivi film pšeničnog škroba i upotrijebio ga za omotavanje pečenih jezgara pistacija. Rezultati su pokazali da je jestivi škrobni film mogao spriječiti oksidativnu razlučivost matica, poboljšati kvalitetu matica i produžiti njihov rok trajanja [92]. Majid i sur. Korišteni je jestivi film proteina sirutke za ovlačenje pečenih kikirikija, koji može povećati barijeru s kisikom, smanjiti rancidnost kikirikija, poboljšati pečenu krhku od kikirikija i produžiti razdoblje skladištenja [93].

1.1.3.8 Primjena u konditorskim proizvodima

Industrija slatkiša ima visoke zahtjeve za difuziju hlapljivih komponenti, pa je za čokoladu i bombone s poliranim površinama potrebno koristiti jestive filmove topive u vodi kako bi zamijenili tekućinu za oblaganje koja sadrži hlapljive komponente. Jestivi film za pakiranje može formirati gladak zaštitni film na površini slatkiša kako bi se smanjila migracija kisika i vlage [19]. Primjena jestivih filmova sirutke u slastičarnicama može značajno smanjiti difuziju njegovih isparljivih komponenti. When chocolate is used to encapsulate oily foods such as cookies and peanut butter, the oil will migrate to the outer layer of chocolate, making the chocolate sticky and causing a “reverse frost” phenomenon, but the inner material will dry out, resulting in a Promjena svog okusa. Dodavanje sloja jestivog filmskog materijala za ambalažu s funkcijom masti za barijeru može riješiti ovaj problem [94].

Nelson i sur. koristili su jestivi film od metilceluloze za oblaganje bombona koji sadrže više lipida i pokazali su vrlo nisku propusnost lipida, čime su inhibirali pojavu glazure u čokoladi [95]. Meyers je na žvakaću gumu primijenio dvoslojni jestivi film od hidrogela i voska, koji je mogao poboljšati njezino prianjanje, smanjiti isparavanje vode i produljiti njezin vijek trajanja [21]. Vodu pripremili Fadini et al. Proučavana su mehanička svojstva i vodopropusnost jestivog kompozitnog filma dekolagen-kakao maslac, te je korišten kao premaz za čokoladne proizvode s dobrim rezultatima [96].

1.1.4 Jestivi filmovi na bazi celuloze

Jestiva folija na bazi celuloze vrsta je jestive folije napravljene od najzastupljenije celuloze i njenih derivata u prirodi kao glavne sirovine. Jestivi film na bazi celuloze bez mirisa je bez mirisa i ima dobru mehaničku čvrstoću, svojstva barijere nafte, prozirnost, fleksibilnost i dobra svojstva plinske barijere. Međutim, zbog hidrofilne prirode celuloze, otpornost jestivog filma na bazi celuloze općenito je relativno loša [82, 97-99].

Jestiva folija na bazi celuloze izrađena od otpadnih materijala u proizvodnji prehrambene industrije može dobiti jestive folije za pakiranje s izvrsnim performansama i može ponovno upotrijebiti otpadne materijale za povećanje dodane vrijednosti proizvoda. Ferreira i sur. pomiješali prah ostataka voća i povrća s prahom kore krumpira kako bi pripremili jestivi kompozitni film na bazi celuloze i nanijeli ga na premaz gloga kako bi sačuvali svježinu i postigli dobre rezultate [62]. Tan Huizi i sur. upotrijebio dijetalna vlakna ekstrahirana iz taloga graha kao osnovni materijal i dodao određenu količinu zgušnjivača za pripremu jestivog filma vlakana soje, koji ima dobra mehanička svojstva i svojstva barijere [100], koji se uglavnom koristi za pakiranje začina za rezance brze hrane , prikladno je i hranjivo otopiti materijalni paket izravno u vrućoj vodi.

Derivati ​​celuloze topljivi u vodi, kao što su metil celuloza (MC), karboksimetil celuloza (CMC) i hidroksipropil metil celuloza (HPMC), mogu tvoriti kontinuiranu matricu i obično se koriste u razvoju i istraživanju jestivih filmova. Xiao Naiyu i sur. koristio je MC kao glavnu podlogu za stvaranje filma, dodao polietilen glikol i kalcijev klorid i druge pomoćne materijale, pripremio MC jestivi film metodom lijevanja i primijenio ga na očuvanje olekranona, što može produžiti usta olekranona. Rok trajanja breskve je 4,5 dana [101]. Esmaeili i sur. Pripremio je mc jestivi film lijevanjem i nanio ga na prekrivanje mikrokapsula biljnih esencijalnih ulja. Rezultati su pokazali da MC film ima dobar učinak blokiranja ulja i može se primijeniti na ambalažu hrane kako bi se spriječilo kvarenje masnih kiselina [102]. Tian i sur. modificirane MC jestive folije sa stearinskom kiselinom i nezasićenim masnim kiselinama, koje bi mogle poboljšati svojstva blokiranja vode MC jestivih folija [103]. Lai Fenging i sur. proučavali su učinak vrste otapala na proces stvaranja filma MC jestivog filma i svojstva barijere i mehanička svojstva jestivog filma [104].

CMC membrane imaju dobra svojstva barijere za O2, CO2 i ulja, a široko se koriste u području hrane i lijeka [99]. Bifani i sur. pripremljene CMC membrane i proučavali su učinak ekstrakta listova na svojstva vodene barijere i svojstva plinske barijere membrana. Rezultati su pokazali da dodavanje ekstrakata listova može značajno poboljšati svojstva vlage i barijere za kisik u membranama, ali ne i za CO2. Svojstva barijere povezana su s koncentracijom ekstrakta [105]. De Moura i sur. Pripremljene nanočestice hitozana ojačale su CMC filmove i proučavale toplinsku stabilnost, mehanička svojstva i topljivost vode kompozitnih filmova. Rezultati pokazuju da nanočestice hitozana mogu učinkovito poboljšati mehanička svojstva i toplinsku stabilnost CMC filmova. Spol [98]. Ghanbarzadeh i sur. Pripremili su CMC jestive filmove i proučavali učinke glicerola i oleinske kiseline na fizikalno -kemijska svojstva CMC filmova. Rezultati su pokazali da su svojstva barijere u filmovima značajno poboljšana, ali su se mehanička svojstva i transparentnost smanjila [99]. Cheng i sur. Pripremio je karboksimetil celuloza-konjac glukomannan jestivi kompozitni film i proučavao učinak palminog ulja na fizikalno-kemijska svojstva kompozitnog filma. Rezultati su pokazali da manje lipidne mikrosfere mogu značajno povećati kompozitni film. Površinska hidrofobnost i zakrivljenost kanala propusnosti molekule vode mogu poboljšati performanse barijere vlage membrane [106].

HPMC ima dobra svojstva formiranja filmova, a njegov je film fleksibilan, proziran, bezbojan i bez mirisa, a ima dobra svojstva uljane udaljenosti, ali njegova mehanička svojstva i svojstva koja blokiraju vodu potrebno je poboljšati. Studija Zuniga i sur. pokazali da početna mikrostruktura i stabilnost otopine za formiranje filma HPMC mogu značajno utjecati na površinsku i unutarnju strukturu filma, a način na koji kapljice ulja ulaze tijekom stvaranja strukture filma mogu značajno utjecati film. Dodavanje agensa može poboljšati stabilnost otopine u obliku filma, što zauzvrat utječe na površinsku strukturu i optička svojstva filma, ali mehanička svojstva i propusnost zraka nisu smanjeni [107]. Klangmuang i sur. Koristi se organski modificirana glina i pčelinji vosak za poboljšanje i modificiranje HPMC jestivog filma za poboljšanje mehaničkih svojstava i svojstava barijere HPMC filma. Studija je pokazala da su nakon modifikacije pčelinjih voska i gline mehanička svojstva jestivog filma HPMC bila usporediva s onima jestivog filma. Poboljšana je izvedba komponenti vlage [108]. Dogan i sur. Pripremljen HPMC jestivi film i koristio je mikrokristalnu celulozu za poboljšanje i izmjenu HPMC filma, te proučavao propusnost vode i mehanička svojstva filma. Rezultati su pokazali da se svojstva vlage barijere modificiranog filma nisu značajno promijenila. , ali njegova mehanička svojstva značajno su poboljšana [109]. Choi i sur. Dodano esencijalno ulje origana i bergamota u HPMC matricu za pripremu jestivog kompozitnog filma i primijenili ga na očuvanje premaza svježih šljiva. Studija je pokazala da jestivi kompozitni film može učinkovito inhibirati disanje šljiva, smanjujući proizvodnju etilena, smanjujući brzinu gubitka težine i poboljšati kvalitetu šljiva [110]. Esteghlal i sur. Pomiješani HPMC s želatinom za pripremu jestivih kompozitnih filmova i proučavanja jestivih kompozitnih filmova. Fizikalno -kemijska svojstva, mehanička svojstva i kompatibilnost HPMC želatina pokazali su da se zatezna svojstva kompozitnih filmova HPMC gelatina nisu značajno promijenila, što bi se moglo koristiti u pripremi ljekovitih kapsula [111]. Villacres i sur. proučavali su mehanička svojstva, svojstva plinske barijere i antibakterijska svojstva jestivih kompozitnih filmova škroba HPMC-Cassava. Rezultati su pokazali da su kompozitni filmovi imali dobra svojstva barijere kisika i antibakterijske učinke [112]. Byun i sur. Pripremile kompozitne membrane šelak-HPMC i proučavale učinke vrsta emulgatora i koncentracije šeltera na kompozitne membrane. Emulgator je smanjio svojstva koja blokira vodu kompozitne membrane, ali njegova mehanička svojstva nisu se značajno smanjila; Dodavanje šelaksa u velikoj je mjeri poboljšalo toplinsku stabilnost HPMC membrane, a njegov učinak povećao se s povećanjem koncentracije šelak [113].

1.1.5 Jestive folije na bazi škroba

Škrob je prirodni polimer za pripremu jestivih filmova. Ima prednosti širokog izvora, niske cijene, biokompatibilnosti i prehrambene vrijednosti, a široko se koristi u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji [114-117]. Nedavno su istraživanja o čistim škrobnim jestivim filmovima i jestivim kompozitnim filmovima za skladištenje i očuvanje hrane na bazi škroba pojavila se jedan za drugim [118]. Visoki amilozni škrob i njegov hidroksipropilirani modificirani škrob glavni su materijali za pripremu jestivih filmova temeljenih na škrobnim [119]. Retrogradna škroba glavni je razlog njegove sposobnosti formiranja filma. The higher the amylose content, the tighter the intermolecular bonding, the easier it is to produce retrogradation, and the better the film-forming property, and the final tensile strength of the film. veći. Amyloza može snimiti u vodi topivim s niskom propusnošću kisika, a barijerska svojstva filmova visoke amiloze neće se smanjivati ​​u okruženjima s visokim temperaturama, što može učinkovito zaštititi pakiranu hranu [120].

Škrobni jestivi film, bez boje i mirisa, ima dobru prozirnost, topljivost u vodi i svojstva barijere za plin, ali pokazuje relativno jaku hidrofilnost i slaba svojstva barijere za vlagu, pa se uglavnom koristi u pakiranju hrane za kisik i ulje [121-123]. Osim toga, membrane na bazi škroba sklone su starenju i retrogradnoj, a njihova mehanička svojstva su relativno loša [124]. Da bi se prevladale gornje nedostatke, škrob se može izmijeniti fizičkim, kemijskim, enzimskim, genetskim i aditivnim metodama za poboljšanje svojstava jestivih filmova temeljenih na škrobu [114].

Zhang Zhengmao et al. Koristio je ultra fini kros jestivi film za ovlačenje jagoda i utvrdio da može učinkovito smanjiti gubitak vode, odgoditi smanjenje topivog sadržaja šećera i učinkovito produžiti razdoblje skladištenja jagoda [125]. Garcia et al. Modificirani škrob s različitim omjerima lanca za dobivanje modificirane tekućine u obliku škroba, koja se koristila za očuvanje filma za prevlačenje svježeg jagoda. Stopa i stopa propadanja bili su bolji od one u neobrađenoj skupini [126]. Ghanbarzadeh et al. Modificirani škrob umrežavanjem limunske kiseline i dobiven kemijski umreženi modificirani škrob. Studije su pokazale da su nakon modifikacije umrežavanja poboljšana svojstva vlage i mehaničkih svojstava filmova škroba [127]. Gao Qunyu et al. Izvršena enzimska hidroliza tretmana škrobom i dobivena je kros jestivog filma, a njegova mehanička svojstva poput vlačne čvrstoće, produženja i rezistencije na sklop su se povećale, a performanse barijere vlage povećale su se s povećanjem vremena djelovanja enzima. značajno poboljšano [128]. Parra et al. Dodao je srednje sredstvo za umrežavanje škrobnom škrobu za pripremu jestivog filma s dobrim mehaničkim svojstvima i niskom brzinom prijenosa vodene pare [129]. Fonseca et al. koristio je natrijev hipoklorit za oksidiranje krumpir škroba i pripremio jestivi film oksidiranog škroba. Studija je pokazala da su njegova brzina prijenosa vodene pare i topljivost u vodi značajno smanjena, što se može primijeniti na pakiranje hrane s visokom vodom [130].

Compounding starch with other edible polymers and plasticizers is an important method to improve the properties of starch-based edible films. Trenutno su najčešće korišteni složeni polimeri uglavnom hidrofilni koloidi, poput pektina, celuloze, polisaharida morskih algi, hitozana, karagenana i ksantanske gume [131].

Maria Rodriguez i sur. Korišteni krumpir škrob i plastifikatori ili površinski aktivni tvari kao glavni materijali za pripremu jestivih filmova na bazi škroba, pokazujući da plastifikatori mogu povećati fleksibilnost filma i površinski aktivne tvari mogu smanjiti rastezljivost filma [132]. Santana i sur. used nanofibers to enhance and modify cassava starch edible films, and obtained starch-based edible composite films with improved mechanical properties, barrier properties, and thermal stability [133]. Azevedo i sur. compounded whey protein with thermoplastic starch to prepare a uniform film material, indicating that whey protein and thermoplastic starch have strong interfacial adhesion, and whey protein can significantly improve starch availability. Blokiranje vode i mehanička svojstva jestivih filmova [134]. Edhirej i sur. Pripremio je jestivi film na bazi škroba tapioke i proučavao učinak plastifikatora na fizičku i kemijsku strukturu, mehanička svojstva i toplinska svojstva filma. Rezultati pokazuju da vrsta i koncentracija plastifikatora mogu značajno utjecati na film škroba tapioke. U usporedbi s drugim plastifikatorima kao što su urea i trietilen glikol, pektin ima najbolji plastični učinak, a pektinski plastični film škroba ima dobra svojstva za blokiranje vode [135]. Saberi i sur. Koristili su graška škrob, gur guma i glicerin za pripremu jestivih kompozitnih filmova. Rezultati su pokazali da je graška škrob igrao glavnu ulogu u debljini filma, gustoći, koheziji, propusnosti vode i vlačnoj čvrstoći. Guar guma može utjecati na vlačnu čvrstoću i elastični modul membrane, a glicerol može poboljšati fleksibilnost membrane [136]. Ji i sur. Složeni hitozan i kukuruzni škrob, a dodali su nanočestice kalcijevog karbonata za pripremu antibakterijskog filma na bazi škroba. Studija je pokazala da su između škroba i hitozana formirane intermolekularne vodikove veze, a poboljšana su mehanička svojstva filma i poboljšana antibakterijska svojstva [137]. Meira i sur. Poboljšani i modificirani kukuruzni škrob jestivi antibakterijski film s nanočesticama kaolin, te mehanički i toplinski svojstva kompozitnog filma su poboljšana, a antibakterijski učinak nije utjecao [138]. Ortega-Toro i sur. Dodao je HPMC u škrob i dodao limunsku kiselinu za pripremu jestivog filma. Studija je pokazala da dodavanje HPMC -a i limunske kiseline može učinkovito inhibirati starenje škroba i smanjiti propusnost vode jestivog filma, ali svojstva barijere kisika padaju [139].

1,2 hidrogela polimera

Hydrogels are a class of hydrophilic polymers with a three-dimensional network structure that are insoluble in water but can be swelled by water. Macroscopically, a hydrogel has a definite shape, cannot flow, and is a solid substance. Mikroskopski, molekule topive u vodi mogu se raspodijeliti u različitim oblicima i veličinama u hidrogelu i difuzne s različitim difuzijskim brzinama, tako da hidrogel pokazuje svojstva otopine. The internal structure of hydrogels has limited strength and is easily destroyed. U stanju je između krute tvari i tekućine. It has a similar elasticity to a solid, and is clearly different from a real solid.

1.2.1 Pregled polimernih hidrogelova

1.2.1.1 Klasifikacija polimernih hidrogela

Polimerni hidrogel je trodimenzionalna mrežna struktura nastala fizičkim ili kemijskim umrežavanjem između polimernih molekula [143-146]. It absorbs a large amount of water in water to swell itself, and at the same time, it can maintain its three-dimensional structure and be insoluble in water. voda.

Mnogo je načina za klasificiranje hidrogela. Na temelju razlike u svojstvima umrežavanja, oni se mogu podijeliti u fizičke gelove i kemijske gelove. Fizički gelovi nastaju relativno slabim vodikovim vezama, ionskim vezama, hidrofobnim interakcijama, van der Waalsovim silama i fizičkom zapletom između molekularnih lanaca polimera i drugih fizičkih sila, a mogu se pretvoriti u otopine u različitim vanjskim okruženjima. Naziva se reverzibilni gel; Kemijski gel je obično trajna trodimenzionalna struktura mreže nastala umrežavanjem kemijskih veza poput kovalentnih veza u prisutnosti topline, svjetlosti, inicijatora itd. Nakon što se gel formira, nepovratna je i trajna, poznata i kao Za pravi kondenzat [147-149]. Fizički gelovi uglavnom ne zahtijevaju kemijsku modifikaciju i imaju nisku toksičnost, ali njihova mehanička svojstva su relativno loša i teško je izdržati veliki vanjski stres; Kemijski gelovi uglavnom imaju bolju stabilnost i mehanička svojstva.

Na temelju različitih izvora, hidrogeli se mogu podijeliti u sintetičke polimerne hidrogele i prirodne polimerne hidrogele. Sintetički polimerni hidrogeli su hidrogeli formirani kemijskom polimerizacijom sintetičkih polimera, uglavnom uključujući poliakrilnu kiselinu, polivinil acetat, poliakrilamid, polietilen oksid itd.; Prirodni polimerni hidrogeli su polimerni hidrogeli nastaju umrežavanjem prirodnih polimera poput polisaharida i proteina u prirodi, uključujući celulozu, alginat, škrob, agarozu, hijaluronsku kiselinu, želatina i kolagen [6, 7, 150], 151]. Prirodni polimerni hidrogeli obično imaju karakteristike širokog izvora, niske cijene i niske toksičnosti, a sintetički polimerni hidrogeli uglavnom su lako obraditi i imaju velike prinose.

Na temelju različitih odgovora na vanjsko okruženje, hidrogeli se također mogu podijeliti u tradicionalne hidrogele i pametne hidrogele. Tradicionalni hidrogeli relativno su neosjetljivi na promjene u vanjskom okruženju; Pametni hidrogeli mogu osjetiti male promjene u vanjskom okruženju i proizvesti odgovarajuće promjene u fizičkoj strukturi i kemijskim svojstvima [152-156]. Za hidrogele osjetljive na temperaturu, volumen se mijenja s temperaturom okoliša. Obično takvi polimerni hidrogeli sadrže hidrofilne skupine kao što su hidroksil, eter i amidne ili hidrofobne skupine poput metila, etila i propila. Temperatura vanjskog okruženja može utjecati na hidrofilnu ili hidrofobnu interakciju između molekula gela, vezivanja vodika i interakcije između molekula vode i polimernih lanaca, a tako utjecati na ravnotežu sustava gela. Za hidrogele osjetljive na pH, sustav obično sadrži skupine za modificiranje kiseline baze kao što su karboksilne skupine, skupine sulfonske kiseline ili amino skupine. U promjenjivom pH okruženju, ove skupine mogu apsorbirati ili oslobađati protone, mijenjajući vodikovo vezanje u gelu i razliku između unutarnje i vanjske koncentracije iona, što rezultira promjenom volumena gela. Za električno polje, magnetsko polje i hidrogele osjetljivi na svjetlost, sadrže funkcionalne skupine poput polielektrolita, metalnih oksida i fotoosjetljivih skupina. Pod različitim vanjskim podražajima mijenja se temperatura sustava ili stupanj ionizacije, a zatim se volumen gela mijenja principom sličnim temperaturi ili pH osjetljivom hidrogelu.

Na temelju različitih ponašanja gela, hidrogeli se mogu podijeliti na hladno-inducirane gelove i toplinske inducirane gelove [157]. Hladni gel, nazvan Hladni gel, makromolekula je koja postoji u obliku slučajnih zavojnica na visokoj temperaturi. Tijekom postupka hlađenja, zbog djelovanja intermolekularnih vodikovih veza, postupno se formiraju spiralni fragmenti, čime se postupak dovršava iz otopine. Prijelaz na gel [158]; Termo-inducirani gel, koji se naziva toplinski gel, makromolekula je u stanju otopine na niskoj temperaturi. During the heating process, a three-dimensional network structure is formed through hydrophobic interaction, etc., thus completing the gelation transition [159], 160].

Hidrogele se također mogu podijeliti na homopolimerne hidrogelove, kopolimerizirane hidrogelove i međuprožimajuće mrežne hidrogelove na temelju različitih mrežnih svojstava, mikroskopske hidrogelove i makroskopske hidrogelove na temelju različitih veličina gela i biorazgradivih svojstava. Drugačije podijeljeno na razgradive hidrogele i nerazgradljive hidrogele.

Prirodni polimerni hidrogeli imaju karakteristike dobre biokompatibilnosti, visoke fleksibilnosti, obilnih izvora, osjetljivosti na okoliš, visoko zadržavanje vode i niske toksičnosti, a široko se koriste u biomedicini, preradi hrane, zaštiti okoliša, poljoprivrede i proizvodnje šumarstva i bila je široko koristi se u industriji i drugim područjima [142, 161-165].

Primjena prirodnih hidrogela polimera u poljima povezanim s biomedicinom. Prirodni polimerni hidrogeli imaju dobru biokompatibilnost, biorazgradivost i nema toksičnih nuspojava, tako da se mogu koristiti kao preljevi za rane i izravno kontaktirati ljudska tkiva, što može učinkovito smanjiti invaziju mikroorganizama in vitro, spriječiti gubitak tjelesnih tekućina i omogućiti kisik proći kroz. Promiče zacjeljivanje rana; Može se koristiti za pripremu kontaktnih leća, s prednostima ugodnog nošenja, dobre propusnosti kisika i pomoćnim liječenjem očnih bolesti [166, 167]. Prirodni polimeri slični su strukturi živih tkiva i mogu sudjelovati u uobičajenom metabolizmu ljudskog tijela, tako da se takvi hidrogeli mogu koristiti kao materijali za skele tkiva, inženjering inženjerstva tkiva itd. Tkivni inženjering se može klasificirati u pre- Oblikovane i skele s injekcijom. Unaprijed obloženi stenti koriste vodu Posebna trodimenzionalna mrežna struktura gela omogućava joj da igra određenu potpornu ulogu u biološkim tkivima, istovremeno pružajući specifičan i dovoljan prostor za rast za stanice, a također može inducirati rast, diferencijaciju i razgradnju stanica i razgradnju i Apsorpcija ljudskog tijela [168]. Stenti prepune ubrizgavanja koriste ponašanje hidrogela u faznom prijelazu kako bi brzo formirali gelove nakon što su ubrizgani u stanju tekuće otopine, što može umanjiti bol kod pacijenata [169]. Neki prirodni polimerni hidrogeli su osjetljivi na okoliš, tako da se široko koriste kao materijali za oslobađanje od lijekova, tako da se lijekovi zatvoreni u njih mogu otpustiti u potrebne dijelove ljudskog tijela na vremenski i kvantitativni način, smanjujući toksično i bočno Učinci lijekova na ljudsko tijelo [170].

Primjena prirodnih polimernih hidrogela u poljima povezanim s hranom. Prirodni polimerni hidrogeli važan su dio tri obroka dnevno, poput nekih deserta, bombona, mesnih zamjena, jogurta i sladoleda. Često se koristi kao dodatak za hranu u robama za hranu, što može poboljšati njegova fizička svojstva i dati mu gladak ukus. Na primjer, koristi se kao zgušnjivač u juhama i umacima, kao emulgator u soku i kao sredstvo za suspendiranje. U mliječnim pićima, kao sredstvo za geliranje u pudingima i aspikama, kao sredstvo za pojašnjenje i stabilizator pjene u pivu, kao inhibitor sinereze u siru, kao vezivo u kobasicama, jer se inhibitori retrogradnog škroba koriste u kruhu i maslacu [171-174 ]. Iz priručnika za aditive u hrani, može se vidjeti da je veliki broj prirodnih hidrogela polimera odobren kao aditivi za hranu za preradu hrane [175]. Prirodni polimerni hidrogeli koriste se kao prehrambeni utvrđivači u razvoju zdravstvenih proizvoda i funkcionalne hrane, poput prehrambenih vlakana, koji se koriste u proizvodima za mršavljenje i proizvodima protiv konstitucije [176, 177]; Kao prebiotici, oni se koriste u proizvodima za zdravstvenu zaštitu debelog crijeva i proizvodima za sprečavanje raka debelog crijeva [178]; Prirodni polimerni hidrogeli mogu se pretvoriti u jestive ili razgradive premaze ili filmove, koji se mogu koristiti u području materijala za pakiranje hrane, poput očuvanja voća i povrća, tako što ćete ih premazati na voće i povrće na površini, može produžiti rok trajanja roka trajanja roka trajanja roka trajanja roka trajanja voća i povrća i održavaju voće i povrće svježim i nježnim; Također se može koristiti kao ambalažni materijal za praktične hrane kao što su kobasice i začine kako bi se olakšalo čišćenje [179, 180].

Primjena prirodnih polimernih hidrogela u drugim poljima. U pogledu svakodnevnih potrepština, može se dodati kremastoj njezi kože ili kozmetici, što ne samo da ne može spriječiti da se proizvod isuši u skladištu, već i traje hidratantnu i hidrataciju kože; Može se koristiti za oblikovanje, hidratantno i sporo oslobađanje mirisa u ljepoti; Može se koristiti u svakodnevnim potrepštinama kao što su papirnati ručnici i pelene [181]. U poljoprivredi se može koristiti za odupiranje suše i zaštitu sadnica i smanjenje intenziteta rada; Kao sredstvo za oblaganje sjemenki biljaka, može značajno povećati brzinu klijanja sjemena; Kada se koristi u presađivanju sadnica, može povećati brzinu preživljavanja sadnica; pesticidi, poboljšati korištenje i smanjiti zagađenje [182, 183]. U pogledu okoliša, on se koristi kao flokulans i adsorbent za obradu kanalizacije koji često sadrži ione teških metala, aromatske spojeve i boje za zaštitu vodenih resursa i poboljšanje okoliša [184]. U industriji se koristi kao dehidrirajuće sredstvo, mazivo za bušenje, materijal za omatanje kabela, materijal za brtvljenje i sredstvo za skladištenje hlađenja itd. [185].

Celuloza je prirodni makromolekularni spoj koji je najranije proučavan, ima najbliži odnos s ljudima i najzastupljeniji je u prirodi. Široko je prisutan u višim biljkama, algama i mikroorganizmima [186, 187]. Celuloza je postupno privukla široku pozornost zbog svog širokog izvora, niske cijene, obnovljivosti, biorazgradljivosti, sigurne, netoksične i dobre biokompatibilnosti [188].

1.2.2.1 celuloza i njegovi derivati ​​etera

Celuloza je linearni polimer dugog lanca formiranog povezivanjem strukturnih jedinica D-anhidroglukoze kroz β-1,4 glikozidne veze [189-191]. Netopljivo. Osim jedne krajnje skupine na svakom kraju molekularnog lanca, postoje tri polarne hidroksilne skupine u svakoj jedinici glukoze, koje pod određenim uvjetima mogu formirati veliki broj intramolekulskih i intermolekulskih vodikovih veza; a celuloza je policiklička struktura, a molekularni lanac je polu-krupni. Lanac, visoke kristalnosti i vrlo pravilne strukture, tako da ima karakteristike visokog stupnja polimerizacije, dobre molekularne orijentacije i kemijske stabilnosti [83, 187]. Budući da celulozni lanac sadrži velik broj hidroksilnih skupina, može se kemijski modificirati različitim metodama kao što su esterifikacija, oksidacija i eterifikacija kako bi se dobili derivati ​​celuloze s izvrsnim svojstvima primjene [192, 193].

Derivati ​​celuloze jedan su od najranijih istraženih i proizvedenih proizvoda u području polimerne kemije. Oni su polimerni fini kemijski materijali sa širokim rasponom uporabe, koji su kemijski modificirani od prirodne polimerne celuloze. Među njima se široko koriste eteri celuloze. To je jedna od najvažnijih kemijskih sirovina u industrijskim primjenama [194].

There are many varieties of cellulose ethers, all of which generally have their unique and excellent properties, and have been widely used in many fields such as food and medicine [195]. MC je najjednostavnija vrsta celuloznog etera s metilnom skupinom. S povećanjem stupnja supstitucije, može se otopiti u razrijeđenoj alkalnoj otopini, vode, alkoholu i aromatskim ugljikovodičnim otapalom zauzvrat, pokazujući jedinstvena svojstva toplinskog gela. [196]. CMC je anionski celulozni eter dobiven prirodnom celulozom alkalizacijom i zakiseljavanjem.

To je najčešće korišteni i korišteni celulozni eter, koji je topiv u vodi [197]. HPC, hidroksialkil celulozni eter dobiven alkalizirajućim i eterizacijskim celulozom, ima dobru termoplastičnost i također pokazuje svojstva toplinskog gela, a na njegovu temperaturu gela značajno utječe stupanj supstitucije hidroksipropila [198]. HPMC, važan miješani eter, također ima svojstva toplinskog gela, a njegova svojstva gela povezana su s dva supstituenta i njihovim omjerima [199].

1.2.2.2. Hidroksipropil metilceluloza struktura

Hidroksipropil metil celuloza (HPMC), čija je molekularna struktura prikazana na slici 1-3, tipičan je neionski u vodi topljivi celulozni miješani eter. Reakcija eterifikacije metil klorida i propilen oksida provodi se kako bi se dobilo [200,201], a jednadžba kemijske reakcije prikazana je na slici 1-4.

Postoje hidroksi propoksi (-[OCH2CH (CH3)] n OH), metoksi (-oCH3) i nereagirane hidroksilne skupine na strukturnoj jedinici HPMC-a istovremeno, a njegova izvedba je odraz zajedničkog djelovanja različitih skupina. [202]. Omjer između dva supstituenta određuje se omjerom mase dvaju eterificiranih sredstava, koncentracijom i masom natrijevog hidroksida i omjerom mase eterifikacijskih sredstava po jedinici mase celuloze [203]. Hidroksi propoksi je aktivna skupina koja se može dodatno alkilirati i hidroksi alkilirati; Ova je skupina hidrofilna skupina s lanac s dugim granatom, koji igra određenu ulogu u plastilizaciji unutar lanca. Metoksi je krajnja skupina, koja nakon reakcije dovodi do inaktivacije ovog mjesta reakcije; Ova je skupina hidrofobna skupina i ima relativno kratku strukturu [204, 205]. Nereagirane i novo uvedene hidroksilne skupine mogu se i dalje supstituirati, što rezultira prilično složenom konačnom kemijskom strukturom, a HPMC svojstva variraju u određenom rasponu. Za HPMC, mala količina supstitucije može učiniti svoja fizikalno -kemijska svojstva sasvim različita [206], na primjer, fizikalno -kemijska svojstva visokog metoksi i niskog hidroksipropil HPMC su blizu MC; Izvedba HPMC -a blizu je rada HPC -a.

1.2.2.3 Svojstva hidroksipropil metilceluloze

HPMC lanac ima jedinstvene karakteristike hidratacije-dehidracije zbog uvođenja hidrofobnih metilnih i hidrofilnih hidroksipropilnih skupina. Postupno se podvrgava pretvorbi gelacije kada se zagrijava i vraća se u stanje otopine nakon hlađenja. Odnosno, ima termički inducirana svojstva gela, a fenomen gelacije je reverzibilan, ali ne i identičan postupak.

Što se tiče geliranja mehanizma HPMC-a, široko je prihvaćeno da su na nižim temperaturama (ispod temperature gelacije) HPMC u otopini i polarnim molekulama vode povezane vodikovim vezama kako bi formirali takozvanu supramolekularnu strukturu "ptičjeg kaveza". Postoji nekoliko jednostavnih zapleta između molekularnih lanaca hidriranog HPMC -a, osim toga, malo je drugih interakcija. Kad se temperatura poveća, HPMC prvo apsorbira energiju kako bi razbio intermolekularne vodikove veze između molekula vode i molekula HPMC, uništavajući molekularnu strukturu sličnu kavezu, postupno gubeći vezanu vodu na molekularnom lancu i izlažući hidroksipropil i metoksi grupe. Kako se temperatura i dalje povećava (kako bi dostigla temperaturu gela), molekule HPMC postupno tvore trodimenzionalnu mrežnu strukturu hidrofobnom asocijacijom, na kraju se formiraju HPMC gelovi [160, 207, 208].

Dodavanje anorganskih soli ima određeni utjecaj na temperaturu gela HPMC -a, neke smanjuju temperaturu gela uslijed fenomena za soljenje, a druge povećavaju temperaturu gela zbog fenomena otapanja soli [209]. Uz dodavanje soli kao što je NaCl, pojavljuje se fenomen soljenja, a temperatura gela HPMC smanjuje se [210, 211]. Nakon što se soli dodaju u HPMC, molekule vode su sklonije kombinirati sa ionima soli, tako da je vodična veza između molekula vode i HPMC uništena, vodeni sloj oko molekula HPMC se konzumira, a molekule HPMC mogu se brzo otpustiti za brzo hidrofobnost. Udruženje, temperatura stvaranja gela postupno se smanjuje. Naprotiv, kada se dodaju soli poput NASCN -a, pojavljuje se pojava otapanja soli i povećava se temperatura gela HPMC [212]. Redoslijed smanjenog učinka aniona na temperaturu gela je: SO42−> S2O32−> H2PO4−> f−> cl−> Br -> no3−> i−> clo4−> scn−, redoslijed kationa na Povećanje temperature gela je: Li+> Na+> K+> Mg2+> Ca2+> BA2+ [213].

Kada se dodaju neke male organske molekule kao što su monohidrični alkoholi koji sadrže hidroksilne skupine, temperatura gela raste s povećanjem količine dodatka, pokazuje maksimalnu vrijednost i zatim opada dok ne dođe do razdvajanja faza [214, 215]. To je uglavnom zbog njegove male molekularne težine, koja je usporediva s onom molekula vode po redu veličine, i može postići mješljivost na molekularnoj razini nakon miješanja.

(2) Topivost HPMC

HPMC ima netopljive i topive svojstva hladne vode slične MC, ali se može podijeliti u vrstu hladne disperzije i vrstu vruće disperzije prema različitoj topivnosti u vodi [203]. HPMC s hladnim dispergom može se brzo raspršiti u vodi u hladnoj vodi, a njegova se viskoznost povećava nakon razdoblja, a uistinu se otopi u vodi; HPMC s toplinom, naprotiv, pokazuje aglomeraciju pri dodavanju vode na nižoj temperaturi, ali je teže dodati. U vodi s visokim temperaturama, HPMC se može brzo raspršiti, a viskoznost se povećava nakon smanjenja temperature, postajući prava HPMC vodena otopina. Topljivost HPMC u vodi povezana je sa sadržajem metoksi skupina, koje su netopljive u vrućoj vodi iznad 85 ° C, 65 ° C i 60 ° C od visoke do niske. Općenito govoreći, HPMC je netopljiv u organskim otapalima kao što su aceton i kloroform, ali topiv u vodenoj otopini etanola i miješanim organskim otopinama.

Neionska priroda HPMC-a čini da nije u stanju biti ionizirana u vodi, tako da neće reagirati s metalnim ionima da se taloži. Međutim, dodavanje soli utjecati će na temperaturu na kojoj se formira HPMC gel. Kad se koncentracija soli povećava, temperatura gela HPMC smanjuje se; kada je koncentracija soli niža od točke flokulacije, viskoznost HPMC otopine se može povećati, pa se u primjeni svrha zgušnjavanja može postići dodavanjem odgovarajuće količine soli [210, 216].

Općenito, HPMC ima jaku kiselinsko-baznu stabilnost i na njega ne utječe pH pri pH 2-12. HPMC pokazuje otpornost na određeni stupanj razrijeđene kiseline, ali pokazuje tendenciju smanjenja viskoznosti za koncentriranu kiselinu; lužine imaju mali učinak na nju, ali mogu malo povećati, a zatim polako smanjiti viskoznost otopine [217, 218].

(5) Faktor utjecaja HPMC viskoznosti

HPMC je pseudoplastičan, njegova je otopina stabilna na sobnoj temperaturi, a na njegovu viskoznost utječu molekularna težina, koncentracija i temperatura. Pri istoj koncentraciji, što je viša molekularna masa HPMC, viskoznost je veća; Za isti proizvod molekularne mase, što je veća koncentracija HPMC, veća je viskoznost; viskoznost HPMC produkta opada s porastom temperature i doseže temperaturu stvaranja gela, uz nagli porast viskoznosti zbog geliranja [9, 219, 220].

(6) Ostala svojstva HPMC -a

HPMC ima snažnu otpornost na enzime, a njegova otpornost na enzime povećava se sa stupnjem supstitucije. Stoga proizvod ima stabilniju kvalitetu tijekom skladištenja od ostalih proizvoda šećera [189, 212]. HPMC ima određena emulgirajuća svojstva. Hidrofobne metoksi skupine mogu se adsorbirati na površini uljne faze u emulziji kako bi se stvorio debeli adsorpcijski sloj, koji može djelovati kao zaštitni sloj; Hidroksilne skupine topljive u vodi mogu se kombinirati s vodom kako bi se poboljšala kontinuirana faza. Viskoznost, inhibira koalescenciju raspršene faze, smanjuje površinsku napetost i stabilizira emulziju [221]. HPMC se može pomiješati s polimerima topivim u vodi, kao što su želatin, metilceluloza, guma od zrna skakava, karagenan i guma arapski kako bi se stvorila ujednačena i prozirna otopina, a također se može pomiješati s plastifikatorima kao što su glicerin i polietilen glikol. [200, 201, 214].

1.2.2.4 Problemi koji postoje u primjeni hidroksipropil metilceluloze

Prvo, visoka cijena ograničava široku primjenu HPMC -a. Iako HPMC film ima dobru transparentnost, svojstva masti i mehaničkih svojstava. Međutim, njegova visoka cijena (oko 100 000/tona) ograničava široku primjenu, čak i u farmaceutskim aplikacijama više vrijednosti kao što su kapsule. Razlog zašto je HPMC toliko skup je prvo jer je celuloza sirovine koja se koristi za pripremu HPMC -a relativno skupa. Pored toga, dvije supstituentne skupine, hidroksipropilna skupina i metoksi skupina, istovremeno su cijepljene na HPMC -u, što njegov postupak pripreme otežava vrlo teško. Složeni, pa su HPMC proizvodi skuplji.

Second, the low viscosity and low gel strength properties of HPMC at low temperatures reduce its processability in various applications. HPMC je toplinski gel, koji postoji u stanju otopine s vrlo niskom viskoznošću na niskoj temperaturi, a može formirati viskozni gel nalik na čvrstu tvar na visokoj temperaturi, pa se procesi obrade poput premaza, prskanja i uranjanja moraju izvesti na visokoj temperaturi na visokoj temperaturi . Inače, otopina će se lako smanjiti, što će rezultirati stvaranjem ne-eformativnog filmskog materijala, što će utjecati na kvalitetu i performanse proizvoda. Takav rad visoke temperature povećava koeficijent poteškoća rada, što rezultira visokom potrošnjom energije proizvodnje i visokim troškovima proizvodnje.

1.2.3 Hidroksipropilni škrob Hladni gel

Škrob je prirodni polimerni spoj sintetiziran fotosintezom biljaka u prirodnom okruženju. Njegovi sastojni polisaharidi obično se pohranjuju u sjemenkama i gomoljima biljaka u obliku granula, zajedno s proteinima, vlaknima, uljima, šećerima i mineralima. ili u korijenu [222]. Škrob nije samo glavni izvor unosa energije za ljude, već i važna industrijska sirovina. Zbog svog širokog izvora, niske cijene, zelene, prirodne i obnovljive, široko se koristi u hrani i lijekovima, fermentaciji, izradi papira, tekstilnoj i naftnoj industriji [223].

Škrob je prirodni visoki polimer čija je strukturna jedinica α-d-anhidroglukozna jedinica. Različite jedinice povezane su glikozidnim vezama, a njegova molekularna formula je (C6H10O5) n. Dio molekularnog lanca u škrobnim granulama povezan je α-1,4 glikozidnim vezama, što je linearna amiloza; Drugi dio molekularnog lanca povezan je α-1,6 glikozidnim vezama na ovoj osnovi, što je razgranati amilopektin [224]. U zrncima škroba postoje kristalna područja u kojima su molekule raspoređene u uredan raspored i amorfna područja u kojima su molekule raspoređene neuredno. dio dijela. Ne postoji jasna granica između kristalnog područja i amorfnog područja, a molekule amilopektina mogu proći kroz više kristalnih područja i amorfnih područja. Na temelju prirodne prirode sinteze škroba, struktura polisaharida u škrobu varira od biljnih vrsta i izvora [225].

Iako je škrob postao jedna od važnih sirovina za industrijsku proizvodnju zbog svojih širokih izvora i obnovljivih izvora, izvorni škrob općenito ima nedostatke poput slabe topivosti vode i svojstava filma, niske sposobnosti emulgiranja i geliranja i nedovoljne stabilnosti. To expand its application range, starch is usually physicochemically modified to adapt it to different application requirements [38, 114]. There are three free hydroxyl groups on each glucose structural unit in starch molecules. Ove hidroksilne skupine su vrlo aktivne i obdarene škroba s svojstvima sličnim poliolima, koji pružaju mogućnost reakcije denaturacije škroba.

Nakon modifikacije, neka svojstva nativnog škroba su u velikoj mjeri poboljšana, prevladavajući nedostatke upotrebe nativnog škroba, tako da modificirani škrob igra ključnu ulogu u trenutnoj industriji [226]. Oksidirani škrob jedan je od najčešće korištenih modificiranih škroba s relativno zrelom tehnologijom. U usporedbi s izvornim škrobom, oksidirani škrob je lakše želatinizirati. Prednosti visoke adhezije. Esterificirani škrob je derivat škroba nastao esterificiranjem hidroksilnih skupina u molekulama škroba. Vrlo nizak stupanj supstitucije može značajno promijeniti svojstva nativnog škroba. Prozirnost i svojstva stvaranja filma škrobne paste očito su poboljšana. Eterificirani škrob je reakcija eterifikacije hidroksilnih skupina u molekulama škroba za stvaranje poliškrobnog etera, a njegova retrogradacija je oslabljena. U jakim alkalnim uvjetima u kojima se oksidirani škrob i esterificirani škrob ne mogu koristiti, eterska veza također može ostati relativno stabilna. prone to hydrolysis. Škrob modificiran kiselinom, škrob se tretira kiselinom kako bi se povećao sadržaj amiloze, što rezultira poboljšanom retrogradacijom i škrobnom pastom. Relativno je proziran i nakon hlađenja stvara čvrsti gel [114].

1.2.3.2 Struktura hidroksipropil škroba

Hydroxypropyl starch (HPS), whose molecular structure is shown in Figures 1-4, is a non-ionic starch ether, which is prepared by the etherification reaction of propylene oxide with starch under alkaline conditions [ 223, 227, 228], and its Jednadžba kemijske reakcije prikazana je na slici 1-6.

Tijekom sinteze HPS-a, osim reakcije sa škrobom da bi se proizveo hidroksipropil škrob, propilen oksid također može reagirati sa stvorenim hidroksipropil škrobom da bi se proizveli polioksipropilni bočni lanci. stupanj supstitucije. Degree of substitution (DS) refers to the average number of substituted hydroxyl groups per glucosyl group. Većina glukozilnih skupina škroba sadrži 3 hidroksilne skupine koje se mogu zamijeniti, tako da je maksimalni DS 3. Molarni stupanj supstitucije (MS) odnosi se na prosječnu masu supstituenata po molu glukozilne skupine [223, 229]. Uvjeti procesa reakcije hidroksipropilacije, morfologija škrobnih zrnaca i omjer amiloze prema amilopektinu u nativnom škrobu utječu na veličinu MS.

1.2.3.3 Svojstva hidroksipropil škroba

(1) Hladna gelacija HPS -a

Za vruću škrobnu pastu HPS, posebno sustav s visokim sadržajem amiloze, tijekom procesa hlađenja, molekularni lanci amiloze u škrobnoj pasti isprepliću se jedni s drugima kako bi formirali trodimenzionalnu mrežnu strukturu i pokazuju očito ponašanje slično krutom. Postaje elastomer, formira gel i može se vratiti u stanje otopine nakon ponovnog zagrijavanja, odnosno ima svojstva hladnog gela, a ovaj fenomen gela ima reverzibilna svojstva [228].

Želatinizirana amiloza kontinuirano je namotana da tvori koaksijalnu jednolikalnu strukturu. Vanjska strana ovih pojedinačnih spiralnih struktura je hidrofilna skupina, a iznutra je hidrofobna šupljina. Na visokoj temperaturi, HPS postoji u vodenoj otopini kao slučajni zavojnice iz kojih se protežu neki pojedinačni spiralni segmenti. Kada se temperatura snizi, vodikove veze između HPS-a i vode se prekidaju, strukturna voda se gubi, a vodikove veze između molekularnih lanaca kontinuirano se stvaraju, na kraju tvoreći trodimenzionalnu mrežnu strukturu gela. Faza punjenja u gel mreži škroba su zaostale škrobne granule ili fragmenti nakon želatinizacije, a isprepletenost neke količine amilopektina također doprinosi stvaranju gela [230-232].

Uvođenje hidrofilnih hidroksipropilnih skupina slabi čvrstoću vodikovih veza između molekula škroba, potiče kretanje molekula škroba ili segmenata i smanjuje temperaturu taljenja mikrokristala škroba; Struktura škrobnih granula se mijenja, a površina škrobnih granula je gruba kako se temperatura povećava, pojavljuju se neke pukotine ili rupe, tako da molekule vode mogu lako ući u unutrašnjost granula škroba, olakšavajući škrob lakše nabreknuti i želatinizirati, Tako se temperatura želatinizacije škroba smanjuje. Kako se stupanj supstitucije povećava, temperatura želatinizacije hidroksipropil škroba smanjuje se i na kraju može nabreknuti u hladnoj vodi. Nakon hidroksipropilacije, poboljšana je stabilnost protoka, stabilnost niske temperature, transparentnost, topljivost i svojstva filma u obliku filma [233–235].

(3) Stabilnost HPS -a

HPS je neionski škrobni eter s visokom stabilnošću. Tijekom kemijskih reakcija poput hidrolize, oksidacije i umrežavanja, eterska veza neće se slomiti i supstituenti neće otpasti. Stoga su na svojstva HPS-a relativno manje pod utjecajem elektrolita i pH, osiguravajući da se ona može koristiti u širokom rasponu pH kiseline baze [236-238].

1.2.3.4 Primjena HPS -a u području hrane i medicine

HPS je netoksičan i bez ukusa, s dobrim performansama probave i relativno niskom viskoznošću hidrolizata. Prepoznat je kao siguran jestivi modificirani škrob u kući i inozemstvu. Već 1950 -ih, Sjedinjene Države odobrile su hidroksipropilni škrob za izravnu upotrebu u hrani [223, 229, 238]. HPS je modificirani škrob koji se široko koristi u polje hrane, uglavnom se koristi kao sredstvo za zgušnjavanje, sredstvo za suspendiranje i stabilizator.

Može se koristiti u praktičnoj namirnicama i smrznutom namirnicama poput pića, sladoleda i džemova; može djelomično zamijeniti visoko cijene jestive desni poput želatine; Može se pretvoriti u jestive filmove i koristiti kao prevlake za hranu i pakiranje [229, 236].

HPS se obično koristi u području medicine kao punila, veziva za ljekovite usjeve, dezintegracije za tablete, materijale za farmaceutske meke i tvrde kapsule, prevlake za lijekove, sredstva protiv kondenzacije za umjetna crvena krvna zrnca i zgusnice plazme, itd. [239] .

1.3 Polimerno sastavljanje

Polimerni materijali široko se koriste u svim aspektima života i neophodni su i važni materijali. Kontinuirani razvoj znanosti i tehnologije čini zahtjeve ljudi sve raznolikijima i općenito je teško za jednokomponentne polimerne materijale da zadovolje različite zahtjeve ljudskih bića. Combining two or more polymers is the most economical and effective method to obtain polymer materials with low price, excellent performance, convenient processing and wide application, which has attracted the attention of many researchers and has been paid more and more attention [ 240-242] .

Glavna svrha sastavljanja polimera: (l) optimizirati sveobuhvatna svojstva materijala. Različiti polimeri su složeni, tako da konačni spoj zadržava izvrsna svojstva jedne makromolekule, uči međusobne snage i nadopunjuje njegove slabosti i optimizira sveobuhvatna svojstva polimernih materijala. (2) Smanjite troškove materijala. Neki polimerni materijali imaju izvrsna svojstva, ali su skupi. Stoga se mogu složiti s drugim jeftinim polimerima kako bi se smanjili troškovi bez utjecaja na upotrebu. (3) Poboljšati svojstva obrade materijala. Neki materijali imaju izvrsna svojstva, ali ih je teško obraditi, a mogu se dodati prikladni drugi polimeri za poboljšanje njihovih svojstava obrade. (4) ojačati određeno svojstvo materijala. Kako bi se poboljšala performanse materijala u određenom aspektu, za izmjenu se koristi drugi polimer. (5) Razviti nove funkcije materijala.

Uobičajene metode za sastavljanje polimera: (l) topljenje topljenja. Pod djelovanjem opreme za spoj, različiti polimeri se zagrijavaju do iznad temperature viskoznog protoka za sastavljanje, a zatim se ohlade i granuliraju nakon sastojanja. (2) Rekonstitucija rješenja. Dvije komponente se miješaju i miješaju pomoću zajedničkog otapala, ili se otopljene različite polimerne otopine ravnomjerno miješaju, a zatim se otapalo uklanjaju kako bi se dobio polimerni spoj. (3) Emulzijsko spoj. Nakon miješanja i miješanja različitih polimernih emulzija iste vrste emulgatora, dodaje se koagulans ko-precipitaciji polimera kako bi se dobio polimerni spoj. (4) Kopolimerizacija i sastavljanje. Uključujući kopolimerizaciju cijepljenja, blok kopolimerizaciju i reaktivnu kopolimerizaciju, postupak sastavljanja popraćen je kemijskom reakcijom. (5) Interpeneding mreža [10].

1.3.2 Sastavljanje prirodnih polisaharida

Prirodni polisaharidi su uobičajena klasa polimernih materijala u prirodi, koji su obično kemijski modificirani i pokazuju razna izvrsna svojstva. Međutim, pojedinačni polisaharidni materijali često imaju određena ograničenja performansi, tako da su različiti polisaharidi često složeni kako bi se postigla svrha nadopunjavanja prednosti izvedbe svake komponente i proširivanja opsega primjene. Već 1980 -ih, istraživanje o sastavljanju različitih prirodnih polisaharida znatno se povećalo [243]. Istraživanje o prirodnom sustavu spoja polisaharida u zemlji i inozemstvu uglavnom se fokusira na složeni sustav Curdlan i Non-Curdlan i na složeni sustav dviju vrsta ne-kondurdskog polisaharida.

1.3.2.1 Klasifikacija prirodnih hidrogela polisaharida

Prirodni polisaharidi mogu se podijeliti u Curdlan i ne-Curdlan u skladu s njihovom sposobnošću da formiraju gelove. Neki polisaharidi mogu sami formirati gelove, tako da se nazivaju Curdlan, poput karagenana itd.; Drugi nemaju svojstva geliranja samih, a nazivaju se ne-ne-pourd polisaharidi, poput ksantanske gume.

Hidrogeli se mogu dobiti otapanjem prirodnog skupa u vodenoj otopini. Na temelju termoreverzibilnosti rezultirajućeg gela i temperaturne ovisnosti njegovog modula, može se podijeliti u sljedeće četiri različite vrste [244]:

(1) Cryogel, otopina polisaharida može dobiti samo gel na niskoj temperaturi, poput karagenana.

(2) Termički inducirani gel, otopina polisaharida može dobiti samo gel na visokoj temperaturi, poput glukomannana.

(3) Otopina polisaharida ne samo da može dobiti gel na nižoj temperaturi, već također može dobiti gel na višoj temperaturi, ali predstavlja stanje otopine na srednjoj temperaturi.

(4) Otopina može dobiti samo gel na određenoj temperaturi u sredini. Različiti prirodni curdlan ima vlastitu kritičnu (minimalnu) koncentraciju, iznad koje se može dobiti gel. Kritična koncentracija gela povezana je s kontinuiranom duljinom molekulskog lanca polisaharida; Na čvrstoću gela uvelike utječe koncentracija i molekularna masa otopine, a općenito, jačina gela raste kako se koncentracija povećava [245].

1.3.2.2 Složeni sustav Curdlan i ne-Curdlan

Spojeni ne-pourdlan s curdlanom općenito poboljšava snagu gela polisaharida [246]. Spojenje konjac gume i karagenana povećava stabilnost i gel elastičnost strukture kompozitne mreže gela i značajno poboljšava njegovu snagu gela. Wei Yu i sur. složena karageenana i konjac guma, a nakon što su se složili, raspravljali su o strukturi gela. Studija je utvrdila da je nakon što je složio karagenan i konjac gumu, proizveden sinergistički učinak, a formirana je mrežna struktura u kojoj dominira karagenan, u njemu se raspršuje konjac guma, a njegova mreža gela je gušća od one čistog carrageenana [247]. Kohyama i sur. proučavali su složeni sustav karagenane/konjac gume, a rezultati su pokazali da je kontinuiranim povećanjem molekulske mase gume Konjac guma, puknuća naprezanja kompozitnog gela nastavila rasti; Konjac guma s različitim molekularnim masama pokazala je slično stvaranje gela. temperatura. U ovom složenom sustavu stvaranje mreže gela poduzima karageenan, a interakcija između dviju molekula curdlan rezultira stvaranjem slabih umreženih regija [248]. Nishinari i sur. Proučavali su sustav spoja Gellan Gum/Konjac gumi, a rezultati su pokazali da je učinak monovalentnih kationa na složeni gel bio izraženiji. Može povećati temperaturu modula sustava i stvaranja gela. Dvovalentni kationi mogu promicati stvaranje kompozitnih gelova do određene mjere, ali prekomjerne količine će uzrokovati odvajanje faze i smanjiti modul sustava [246]. Breneer i sur. proučavao je sastavljanje karagenana, gume od zrna zrna i konjac guma, a otkrili su da karagenan, guma od zrna skakava i konjac guma mogu proizvesti sinergističke efekte, a optimalni omjer je zrna groma/karagenana 1: 5,5, Konjac Gum/carrageenan 1: 7 7: 7 , A kad se troje sastave zajedno, sinergistički učinak je isti kao i u gumici karagenana/Konjac, što ukazuje da ne postoji posebno sastavljanje trojice. interakcija [249].

1.3.2.2 Dva sustava spojeva koji nisu curdlan

Dva prirodna polisaharida koji nemaju svojstva gela mogu pokazati svojstva gela kroz sastavljanje, što rezultira gelom [250]. Kombinacija gume od zrna skakavaca s ksantanskom gumom stvara sinergistički učinak koji inducira stvaranje novih gelova [251]. Novi gel proizvod može se dobiti i dodavanjem ksantanske gume Konjac glukomannanu za sastavljanje [252]. Wei Yanxia i sur. proučavali su reološka svojstva kompleksa gume od zrna skakavaca i ksantanske gume. Rezultati pokazuju da spoj gume od zrna lokaste i ksantanske gume stvara sinergistički učinak. Kada je omjer volumena spoja 4: 6, najjači sinergistički učinak [253]. Fitzsimons i sur. složeni Konjac glukomannan s ksantanskom desni na sobnoj temperaturi i pod grijanjem. Rezultati su pokazali da su svi spojevi pokazali svojstva gela, što odražava sinergistički učinak između njih dvojice. Spojena temperatura i strukturno stanje ksantanske desni nisu utjecali na interakciju između dva [254]. Guo Shoujun i drugi proučavali su originalnu mješavinu gume od svinjskog izmeta i ksantanske gume, a rezultati su pokazali da guma svinjskih izmeta i guma od zrna i ksanthan ima snažan sinergistički učinak. Optimalni omjer složenih zrna pig -izmet i ljepilo sa složenim gumima je 6/4 (w/w). To je 102 puta više od jedne otopine soje, a gel nastaje kada koncentracija složene desni doseže 0,4%. Spojevi ljepilo ima visoku viskoznost, dobru stabilnost i reološka svojstva, a izvrsna je guma za hranu [255].

1.3.3 Kompatibilnost polimernih kompozita

Compatibility, from a thermodynamic point of view, refers to achieving molecular-level compatibility, also known as mutual solubility. Prema teoriji modela Flory-Huggins, promjena slobodne energije polimernog spojnog sustava tijekom postupka sastavljanja u skladu je s formulom slobodne energije Gibbs:

△���=△���—T△ S (1-1)

Među njima, △���je kompleksna slobodna energija, △���je složena toplina, je složena entropija; je apsolutna temperatura; Složeni sustav je kompatibilan sustav samo kad se slobodna energija promijeni △���tijekom složenog procesa [256].

Koncept miješanja proizlazi iz činjenice da vrlo malo sustava može postići termodinamičku kompatibilnost. Promjenjivost se odnosi na sposobnost različitih komponenti da formiraju homogene komplekse, a najčešće korišteni kriterij je da kompleksi pokazuju jednu staklenu prijelaznu točku.

Razlikuju se od termodinamičke kompatibilnosti, generalizirana kompatibilnost odnosi se na sposobnost svake komponente u sustavu spoja da se međusobno smjesti, što je predloženo s praktičnog stajališta [257].

Na temelju generalizirane kompatibilnosti, polimerni spojni sustavi mogu se podijeliti u potpuno kompatibilne, djelomično kompatibilne i potpuno nespojive sustave. Potpuno kompatibilan sustav znači da je spoj termodinamički miješan na molekularnoj razini; Djelomično kompatibilan sustav znači da je spoj kompatibilan unutar određenog raspona temperature ili sastava; Potpuno nespojivi sustav znači da je spoj miješanje molekularne razine ne može se postići na bilo kojoj temperaturi ili sastavama.

Zbog određenih strukturnih razlika i konformacijske entropije između različitih polimera, većina polimernih složenih sustava djelomično je kompatibilna ili nespojiva [11, 12]. Ovisno o faznom odvajanju složenog sustava i razini miješanja, kompatibilnost djelomično kompatibilnog sustava također će se uvelike razlikovati [11]. Makroskopska svojstva polimernih kompozita usko su povezana s njihovom unutarnjom mikroskopskom morfologijom i fizičkim i kemijskim svojstvima svake komponente. 240], tako da je od velikog značaja proučavati mikroskopsku morfologiju i kompatibilnost složenog sustava.

Metode istraživanja i karakterizacije za kompatibilnost binarnih spojeva:

���metoda usporedbe. Uspoređujući T���spoja s T���njegovih komponenti, ako je samo jedan T���Pojavljuje se u spoju, složeni sustav je kompatibilan sustav; Ako postoje dvije t������Položaji spoja nalaze se u dvije skupine na sredini točaka t���Označava da je složeni sustav djelomično kompatibilan sustav; ako postoje dva T���, a oni se nalaze na položajima dviju komponenti t���

T���Ispitni instrumenti koji se često koriste u metodi usporedbe su dinamički termomehanički analizator (DMA) i diferencijalno skeniranje kalorimetra (DSC). Ova metoda može brzo prosuditi kompatibilnost složenog sustava, ali ako je t���dviju komponenti je sličan, jedan T���Također će se pojaviti nakon sastavljanja, tako da ova metoda ima određene nedostatke [10].

(2) Metoda morfološkog promatranja. Prvo promatrajte makroskopsku morfologiju spoja. Ako spoj ima očito odvajanje faza, može se preliminarno prosuditi da je složeni sustav nespojiv sustav. Drugo, mikroskop se primjećuje mikroskopska morfologija i fazna struktura spoja. Dvije komponente koje su u potpunosti kompatibilne formirat će homogeno stanje. Stoga spoj s dobrom kompatibilnošću može promatrati jednoliku raspodjelu faze i malu veličinu čestica raspršene faze. i zamućeno sučelje.

Ispitni instrumenti koji se često koriste u metodi promatranja topografije su optički mikroskop i skeniranje elektronskog mikroskopa (SEM). Metoda promatranja topografije može se koristiti kao pomoćna metoda u kombinaciji s drugim metodama karakterizacije。

(3) metoda transparentnosti. U djelomično kompatibilnom sustavu spojeva, dvije komponente mogu biti kompatibilne unutar određenog raspona temperature i sastava, a odvajanje faza će se dogoditi izvan tog raspona. U procesu transformacije sustava spojeva iz homogenog sustava u dvofazni sustav mijenjat će se njegova propusnost svjetlosti, pa se njegova kompatibilnost može proučavati proučavanjem prozirnosti spoja.

Ova se metoda može koristiti samo kao pomoćna metoda, jer kada su indeksi loma dvaju polimera isti, spoj dobiven spajanjem dvaju nekompatibilnih polimera također je proziran.

(4) Reološka metoda. In this method, the sudden change of the viscoelastic parameters of the compound is used as the sign of phase separation, for example, the sudden change of the viscosity-temperature curve is used to mark the phase separation, and the sudden change of the apparent Krivulja za temperaturu smicanja na naprezanje koristi se kao znak odvajanja faze. Sustav za sastavljanje bez odvajanja faze nakon sastavljanja ima dobru kompatibilnost, a oni s odvajanjem faza nespojivi ili djelomično kompatibilni sustav [258].

(5) Metoda Hanove krivulje. Hanova krivulja je lg���'(���) lg G”, ako Hanova krivulja složenog sustava nema temperaturnu ovisnost, a Hanova krivulja pri različitim temperaturama tvori glavnu krivulju, složeni sustav je kompatibilan; Ako je složeni sustav kompatibilan, HAN-ova krivulja ovisi o temperaturi. Ako je Hanova krivulja odvojena jedna od druge na različitim temperaturama i ne može tvoriti glavnu krivulju, složeni sustav je nekompatibilan ili djelomično kompatibilan. Stoga se kompatibilnost složenog sustava može prosuđivati ​​prema razdvajanju Han -ove krivulje.

(6) Metoda viskoznosti otopine. Ova metoda koristi promjenu viskoznosti otopine kako bi karakterizirala kompatibilnost složenog sustava. Pod različitim koncentracijama otopine, viskoznost spoja se crta prema sastav. Ako je to linearni odnos, to znači da je složeni sustav potpuno kompatibilan; Ako je to nelinearni odnos, to znači da je složeni sustav djelomično kompatibilan; Ako se radi o krivulji u obliku slova S, tada pokazuje da je složeni sustav potpuno nespojiv [10].

(7) Infracrvena spektroskopija. Nakon što su dva polimera sastavljena, ako je kompatibilnost dobra, postojat će interakcije poput vodikovih veza, a položaji pojasa karakterističnih skupina na infracrvenom spektru svake skupine na polimernom lancu pomaknut će se. Pomak karakterističnih grupnih opsega kompleksa i svake komponente može prosuditi kompatibilnost složenog sustava.

Osim toga, kompatibilnost kompleksa također se može proučavati termogravimetrijskim analizatorima, difrakcijom X-zraka, raspršenjem X-zraka pod malim kutom, raspršenjem svjetlosti, raspršenjem neutrona i elektrona, nuklearnom magnetskom rezonancijom i ultrazvučnim tehnikama [10].

1.3.4 Napredak istraživanja spoja hidroksipropil metilceluloze/hidroksipropil škroba

1.3.4.1 Stvaranje hidroksipropil metilceluloze i drugih tvari

Spojevi HPMC-a i drugih tvari uglavnom se koriste u sustavima oslobađanja lijekova i jestivih ili razgradivih materijala za pakiranje filma. In the application of drug-controlled release, the polymers often compounded with HPMC include synthetic polymers such as polyvinyl alcohol (PVA), lactic acid-glycolic acid copolymer (PLGA) and polycaprolactone (PCL), as well as proteins, Natural polymers such as Polisaharidi. Abdel-Zaher i sur. studied the structural composition, thermal stability and their relationship with performance of HPMC/PVA composites, and the results showed that there is some miscibility in the presence of the two polymers [259]. Zabihi i sur. used HPMC/PLGA complex to prepare microcapsules for controlled and sustained release of insulin, which can achieve sustained release in the stomach and intestine [260]. Javed i sur. Složeni hidrofilni HPMC i hidrofobni PCL i koristili su HPMC/PCL komplekse kao mikrokapsule materijale za kontroliranje lijeka i trajnog oslobađanja, što bi se moglo otpustiti u različitim dijelovima ljudskog tijela podešavanjem omjera sastavljanja [261]. Ding i sur. proučavali su reološka svojstva poput viskoznosti, dinamičke viskoelastičnosti, oporavka puzanja i tiksotropije HPMC/kolagenskih kompleksa koji se koriste u području kontroliranog otpuštanja lijekova, pružajući teorijske smjernice za industrijsku primjenu [262]. Arthanari, Cai i Rai i sur. [263-265] The complexes of HPMC and polysaccharides such as chitosan, xanthan gum, and sodium alginate were applied in the process of vaccine and drug sustained release, and the results showed a controllable drug release effect [263-265].

U razvoju jestivih ili razgradivih folija za pakiranje, polimeri koji se često miješaju s HPMC uglavnom su prirodni polimeri kao što su lipidi, proteini i polisaharidi. Karaca, Fagundes i Contreras-Oliva et al. Pripremljene je jestive kompozitne membrane s HPMC/lipidnim kompleksima i koristili ih u očuvanju šljiva, trešnje rajčice i citrusa. Rezultati su pokazali da su membrane HPMC/Lipidne komplekse imale dobar antibakterijski učinak svježeg čuvanja [266-268]. Shetty, Rubilar i Ding et al. proučavali su mehanička svojstva, toplinsku stabilnost, mikrostrukturu i interakcije između komponenti jestivih kompozitnih filmova pripremljenih od HPMC, proteina svile, izolata proteina sirutke i kolagena [269-271]. Esteghlal i sur. Formulirani HPMC s želatinom za pripremu jestivih filmova za upotrebu u materijalima za pakiranje na biološkom obliku [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata i Ortega-Toro et al. pripremili HPMC/kitozan HPMC/ksiloglukan, HPMC/etil celuloza i HPMC/škrob jestive kompozitne filmove, te proučavali njihovu toplinsku stabilnost, svojstva mehaničkih svojstava, mikrostrukturu i antibakterijska svojstva [139, 272-274]. Spoj HPMC/PLA također se može koristiti kao ambalažni materijal za robu za hranu, obično ekstruzijom [275].

U razvoju jestivih ili razgradivih folija za pakiranje, polimeri koji se često miješaju s HPMC uglavnom su prirodni polimeri kao što su lipidi, proteini i polisaharidi. Karaca, Fagundes i Contreras-Oliva et al. Pripremljene je jestive kompozitne membrane s HPMC/lipidnim kompleksima i koristili ih u očuvanju šljiva, trešnje rajčice i citrusa. Rezultati su pokazali da su membrane HPMC/Lipidne komplekse imale dobar antibakterijski učinak svježeg čuvanja [266-268]. Shetty, Rubilar i Ding et al. proučavali su mehanička svojstva, toplinsku stabilnost, mikrostrukturu i interakcije između komponenti jestivih kompozitnih filmova pripremljenih od HPMC, proteina svile, izolata proteina sirutke i kolagena [269-271]. Esteghlal i sur. Formulirani HPMC s želatinom za pripremu jestivih filmova za upotrebu u materijalima za pakiranje na biološkom obliku [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata i Ortega-Toro et al. pripremili HPMC/kitozan HPMC/ksiloglukan, HPMC/etil celuloza i HPMC/škrob jestive kompozitne filmove, te proučavali njihovu toplinsku stabilnost, svojstva mehaničkih svojstava, mikrostrukturu i antibakterijska svojstva [139, 272-274]. Spoj HPMC/PLA također se može koristiti kao ambalažni materijal za robu za hranu, obično ekstruzijom [275].

1.3.4.2 Spojenje škroba i drugih tvari

The research on the compounding of starch and other substances initially focused on various hydrophobic aliphatic polyester substances, including polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), polybutene succinic acid (PBSA), etc. 276]. Muller i sur. studied the structure and properties of starch/PLA composites and the interaction between the two, and the results showed that the interaction between the two was weak and the mechanical properties of the composites were poor [277]. Correa, Komur i Diaz-Gomez i sur. studied the mechanical properties, rheological properties, gel properties and compatibility of the two components of starch/PCL complexes, which were applied to the development of biodegradable materials, biomedical Materials and Tissue Engineering Scaffolding Materials [278-280]. Ohkika i sur. found that the blend of cornstarch and PBSA is very promising. When the starch content is 5-30%, increasing the content of starch granules can increase the modulus and reduce the tensile stress and elongation at break [281,282]. Hydrophobic aliphatic polyester is thermodynamically incompatible with hydrophilic starch, and various compatibilizers and additives are usually added to improve the phase interface between starch and polyester. Szadkowska, Ferri i Li i sur. Proučavao je učinke plastifikatora na bazi silanola, uljano laneno ulje sa maleičkim anhidridom i funkcionaliziranih derivata biljnog ulja na strukturu i svojstva kompleksa škroba/PLA [283-285]. Ortega-toro, Yu i sur. Koristili su limunsku kiselinu i difenilmetan diizocijanat za kompatibiliziranje spoja škroba/PCl i škroba/PBSA, za poboljšanje svojstava materijala i stabilnosti [286, 287].

In recent years, more and more researches have been done on the compounding of starch with natural polymers such as proteins, polysaccharides and lipids. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen and Zhang et al studied the physicochemical properties of starch/zein, starch/whey protein and starch/gelatin complexes, respectively, and the results all achieved good results, which can be applied to food biomaterials and capsules [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon i Ren i sur. proučavao je laganu propusnost, mehanička svojstva, antibakterijska svojstva i hitosan koncentraciju kompozitnih filmova škroba/hitozana, a dodali su prirodne ekstrakte, polifenole čaja i druga prirodna antibakterijska sredstva za poboljšanje antibakterijskog učinka kompozitnog filma. Rezultati istraživanja pokazuju da kompozitni film škroba/hitozana ima veliki potencijal u aktivnom pakiranju hrane i medicine [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis i Zhang i sur. proučavali su svojstva nanokristala škroba/celuloze, škroba/karboksimetilceluloze, škroba/metilceluloze i filmova kompozita škrob/hidroksipropilmetilceluloze, te glavne primjene u edibljivim/biogradirajućim materijalima za pakiranje [293-295]. Dafe, Jumaidin i Lascombes i sur. proučavali su spojeve škroba/hrane kao što su škrob/pektin, škrob/agar i škrob/karagenan, uglavnom korišteni u području pakiranja hrane i hrane [296-298]. Fizikalno -kemijska svojstva tapioka škroba/kukuruznog ulja, kompleksa škroba/lipida proučavali su Perez, De i sur., Uglavnom kako bi vodili proces proizvodnje ekstrudirane hrane [299, 300].

1.3.4.3 Sastavljanje hidroksipropil metilceluloze i škroba

Trenutno nema mnogo studija o složenom sustavu HPMC -a i škroba u zemlji i inozemstvu, a većina njih dodaje malu količinu HPMC -a u matricu škroba kako bi poboljšali fenomen starenja škroba. Jimenez i sur. Koristio je HPMC za smanjenje starenja izvornog škroba za poboljšanje propusnosti membrana škroba. The results showed that the addition of HPMC reduced the aging of starch and increased the flexibility of the composite membrane. Propusnost kisika kompozitne membrane značajno je povećana, ali vodootporne performanse nisu. Koliko se promijenilo [301]. Villacres, Basch i sur. Složeni škrob HPMC i Tapioca za pripremu materijala za pakiranje kompozitnih filmova HPMC/Skrofs, te proučavao plastični učinak glicerina na kompozitni film i učinke kalijevog sorbata i nisina na antibakterijska svojstva kompozitnog filma. Rezultati pokazuju da se s povećanjem sadržaja HPMC -a povećavaju elastični modul i vlačna čvrstoća kompozitnog filma, smanjena je produženje pri prekidu, a propusnost vodene pare ima malo učinka; Kalijev sorbat i nisin mogu poboljšati kompozitni film. Antibakterijski učinak dvaju antibakterijskih sredstava je bolji kada se koristi zajedno [112, 302]. Ortega-Toro i sur. proučavao je svojstva HPMC/škrobnih vruće prešanih kompozitnih membrana i proučavala učinak limunske kiseline na svojstva kompozitnih membrana. Rezultati su pokazali da je HPMC raspršen u kontinuiranoj fazi škroba, a i limunska kiselina i HPMC utjecali su na starenje škroba. do određenog stupnja inhibicije [139]. Ayorinde i sur. Korišteni HPMC/škrob kompozitni film za prekrivanje oralnog amlodipina, a rezultati su pokazali da su vrijeme raspada i brzina puštanja kompozitnog filma bili vrlo dobri [303].

Zhao Ming i sur. proučavali su učinak škroba na stopu zadržavanja vode u HPMC filmovima, a rezultati su pokazali da škrob i HPMC imaju određeni sinergistički učinak, što je rezultiralo ukupnim povećanjem stope zadržavanja vode [304]. Zhang i sur. proučavali su svojstva filma HPMC/HPS spoja i reološka svojstva otopine. Rezultati pokazuju da HPMC/HPS spojni sustav ima određenu kompatibilnost, performanse složene membrane su dobre, a reološka svojstva HPS -a u HPMC imaju dobar učinak uravnoteženja [305, 306]. Malo je studija o sustavu spoja HPMC/škroba s visokim sadržajem HPMC-a, a većina njih je u plitkim istraživanjima performansi, a teorijsko istraživanje složenog sustava relativno nedostaje, posebno gel HPMC/HPS hladno-topline preokrenut -fazni kompozitni gel. Mehaničke studije su još uvijek u praznom stanju.

1.4 Reologija polimernih kompleksa

U procesu obrade polimernih materijala neizbježno će se pojaviti protok i deformacija, a reologija je znanost koja proučava zakone o protoku i deformaciji materijala [307]. Protok je svojstvo tekućih materijala, dok je deformacija svojstvo krutih (kristalnih) materijala. Opća usporedba protoka tekućine i čvrste deformacije je sljedeća:

In practical industrial applications of polymer materials, their viscosity and viscoelasticity determine their processing performance. U procesu obrade i oblikovanja, s promjenom brzine smicanja, viskoznost polimernih materijala može imati veliku veličinu od nekoliko reda. Promjena [308]. Reološka svojstva kao što su viskoznost i smično stanjivanje izravno utječu na kontrolu pumpanja, perfuzije, disperzije i raspršivanja tijekom obrade polimernih materijala, te su najvažnija svojstva polimernih materijala.

1.4.1 Viskoelastičnost polimera

Under the external force, the polymer liquid can not only flow, but also show deformation, showing a kind of “viscoelasticity” performance, and its essence is the coexistence of “solid-liquid two-phase” [309]. Međutim, ova viskoelastičnost nije linearna viskoelastičnost pri malim deformacijama, već nelinearna viskoelastičnost gdje materijal pokazuje velike deformacije i produženi stres [310].

Prirodna vodena otopina polisaharida naziva se i hidrosol. U razrijeđenoj otopini polisaharidni makromolekula su u obliku zavojnica odvojenih jedna od druge. Kad se koncentracija poveća na određenu vrijednost, makromolekularni zavojnice međusobno se međusobno preklapaju i preklapaju. Vrijednost se naziva kritična koncentracija [311]. Ispod kritične koncentracije, viskoznost otopine je relativno niska, a na nju ne utječe brzina smicanja, pokazujući Newtonovo ponašanje tekućine; Kad se postigne kritična koncentracija, makromolekule koje se izvorno kreću u izolaciji počinju se međusobno zaletjeti, a viskoznost otopine značajno se povećava. povećati [312]; dok kada koncentracija premaši kritičnu koncentraciju, promatrano je stanjivanje smicanja i otopina pokazuje ne-newtonovo ponašanje tekućine [245].

Neki hidrosoli mogu formirati gelove pod određenim uvjetima, a njihova viskoelastična svojstva obično se karakteriziraju modulom skladištenja G ', modulom gubitka G ”i njihovom frekvencijskom ovisnošću. Modul skladištenja odgovara elastičnosti sustava, dok modul gubitka odgovara viskoznosti sustava [311]. U razrijeđenim otopinama ne postoji zaplet između molekula, tako da je u širokom rasponu frekvencija G ′ mnogo manji od G ″ i pokazao je snažnu frekvencijsku ovisnost. Budući da su g ′ i g ″ proporcionalni frekvenciji ω i njegovom kvadratnom, kada je frekvencija veća, g ′> g ″. Kad je koncentracija veća od kritične koncentracije, G 'i G ″ još uvijek imaju frekvencijsku ovisnost. Kad je frekvencija niža, G '<g ″, a frekvencija se postupno povećava, dva će se prelaziti i preokrenuti na G'> u visokoj frekvencijskoj regiji G ”.

Kritična točka u kojoj se prirodni polisaharidni hidrosol pretvara u gel naziva se točka gela. Mnogo je definicija točke gela, a najčešće se koristi definicija dinamičke viskoelastičnosti u reologiji. Kada je modul za pohranu g ′ sustava jednak modulu gubitka G ″, to je gel točka i g ′> g ″ stvaranje gela [312, 313].

Neke prirodne molekule polisaharida tvore slabe asocijacije, a njihova struktura gela lako se uništava, a g 'je nešto veća od g ”, što pokazuje nižu frekvencijsku ovisnost; Iako neke prirodne molekule polisaharida mogu tvoriti stabilne regije umrežavanja, koje je struktura gela jača, g ′ je mnogo veća od g ″, a nema ovisnost o frekvenciji [311].

1.4.2 Reološko ponašanje polimernih kompleksa

For a fully compatible polymer compound system, the compound is a homogeneous system, and its viscoelasticity is generally the sum of the properties of a single polymer, and its viscoelasticity can be described by simple empirical rules [314]. Praksa je dokazala da homogeni sustav ne pogoduje poboljšanju njegovih mehaničkih svojstava. Naprotiv, neki složeni sustavi s fazno odvojenim strukturama imaju izvrsne performanse [315].

The compatibility of a partially compatible compound system will be affected by factors such as system compound ratio, shear rate, temperature and component structure, showing compatibility or phase separation, and the transition from compatibility to phase separation is inevitable. što dovodi do značajnih promjena u viskoelastičnosti sustava [316, 317]. Posljednjih godina postojale su brojne studije o viskoelastičnom ponašanju djelomično kompatibilnih polimernih kompleksnih sustava. The research shows that the rheological behavior of the compound system in the compatibility zone presents the characteristics of the homogeneous system. U zoni odvajanja faze reološko se ponašanje potpuno razlikuje od homogene zone i izuzetno složenih.

Razumijevanje reoloških svojstava sustava za sastavljanje u različitim koncentracijama, omjeri sastavljanja, stope smicanja, temperature itd. Od velikog je značaja za ispravan odabir tehnologije prerade, racionalni dizajn formula, strogu kontrolu kvalitete proizvoda i odgovarajuće smanjenje proizvodnje proizvodnje i odgovarajućeg smanjenja proizvodnje proizvoda i odgovarajućeg smanjenja proizvodnje proizvoda i odgovarajućeg smanjenja proizvodnje proizvodnje i odgovarajućeg smanjenja proizvodnje proizvoda i odgovarajućeg smanjenja proizvodnje proizvodnje i odgovarajućeg smanjenja proizvodnje proizvoda i odgovarajućeg smanjenja proizvodnje proizvodnje i odgovarajućeg smanjenja proizvodnje proizvoda i odgovarajućeg smanjenja proizvodnje proizvoda i odgovarajućeg smanjenja kvalitete proizvoda i odgovarajućeg smanjenja kvalitete proizvoda i odgovarajućeg smanje Potrošnja energije. [309]. Na primjer, za materijale osjetljive na temperaturu, viskoznost materijala može se mijenjati podešavanjem temperature. I poboljšati performanse obrade; Shvatite zonu prorjeđivanja smicanja materijala, odaberite odgovarajuću brzinu smicanja kako biste kontrolirali performanse obrade materijala i poboljšali učinkovitost proizvodnje.

1.4.3 Čimbenici koji utječu na reološka svojstva spoja

1.4.3.1 Sastav

Fizička i kemijska svojstva i unutarnja struktura spojnog sustava sveobuhvatan su odraz kombiniranih doprinosa svojstava svake komponente i interakcije između komponenti. Stoga, fizička i kemijska svojstva svake komponente imaju odlučujuću ulogu u sustavu složenih. Stupanj kompatibilnosti između različitih polimera uvelike varira, neki su vrlo kompatibilni, a neki su gotovo potpuno nespojivi.

1.4.3.2 Omjer složenog sustava

Viskoelastičnost i mehanička svojstva sustava polimernog spoja značajno će se promijeniti s promjenom omjera spoja. To je zato što omjer spoja određuje doprinos svake komponente složenom sustavu, a također utječe na svaku komponentu. interakcija i fazna raspodjela. Xie Yajie i sur. studied chitosan/hydroxypropyl cellulose and found that the viscosity of the compound increased significantly with the increase of hydroxypropyl cellulose content [318]. Zhang Yayuan i sur. studied the complex of xanthan gum and corn starch and found that when the ratio of xanthan gum was 10%, the consistency coefficient, yield stress and fluid index of the complex system increased significantly. Očito [319].

1.4.3.3 brzina smicanja

Većina polimernih tekućina su pseudoplastične tekućine, koje nisu u skladu s Newtonovim zakonom protoka. The main feature is that the viscosity is basically unchanged under low shear, and the viscosity decreases sharply with the increase of shear rate [308, 320]. The flow curve of polymer liquid can be roughly divided into three regions: low shear Newtonian region, shear thinning region and high shear stability region. Kad brzina smicanja ima tendenciju nule, stres i naprezanje postaju linearni, a ponašanje protoka tekućine slično je onome u Newtonovoj tekućini. U ovom trenutku, viskoznost ima tendenciju određene vrijednosti, koja se naziva viskoznost nulte rube η0. η0 odražava maksimalno vrijeme opuštanja materijala i važan je parametar polimernih materijala, koji je povezan s prosječnom molekularnom težinom polimera i aktivacijskom energijom viskoznog protoka. U zoni prorjeđivanja smicanja viskoznost se postupno smanjuje s povećanjem brzine smicanja, a pojavljuje se fenomen „stanjivanja smicanja“. Ova zona je tipična zona protoka u preradi polimernih materijala. U regiji visoke smicanja, kako se brzina smicanja i dalje povećava, viskoznost se odnosi na drugu konstantu, beskonačnu viskoznost smicanja η∞, ali ovo je područje obično teško doći.

1.4.3.4 Temperatura

Temperatura izravno utječe na intenzitet slučajnog toplinskog gibanja molekula, što može značajno utjecati na intermolekularne interakcije poput difuzije, orijentacije molekularnog lanca i zapletenosti. Općenito, tijekom protoka polimernih materijala, kretanje molekularnih lanaca provodi se u segmentima; Kako se temperatura povećava, slobodni volumen raste, a otpornost segmenata protoka smanjuje se, tako se viskoznost smanjuje. Međutim, za neke polimere, kako se temperatura povećava, hidrofobna povezanost javlja se između lanaca, pa se viskoznost umjesto toga povećava.

Različiti polimeri imaju različite stupnjeve osjetljivosti na temperaturu, a isti visoki polimer ima različite učinke na performanse njegovog mehanizma u različitim rasponima temperature.

1.5 Značaj istraživanja, svrha istraživanja i sadržaj istraživanja ove teme

Iako je HPMC siguran i jestiv materijal koji se široko koristi u području hrane i medicine, ima dobra svojstva stvaranja filma, dispergiranja, zgušnjavanja i stabilizacije. HPMC film također ima dobru transparentnost, svojstva barijere nafte i mehanička svojstva. Međutim, njegova visoka cijena (oko 100 000/tona) ograničava široku primjenu, čak i u farmaceutskim aplikacijama više vrijednosti kao što su kapsule. Osim toga, HPMC je toplinski inducirani gel, koji postoji u stanju otopine s niskom viskoznošću na niskoj temperaturi i može formirati viskozni gel nalik krutini na visokoj temperaturi, tako da procesi obrade kao što su premazivanje, prskanje i uranjanje moraju se provoditi Na visokoj temperaturi, što rezultira visokom potrošnjom energije proizvodnje i visokim troškovima proizvodnje. Svojstva kao što su niža viskoznost i čvrstoća gela HPMC -a na niskim temperaturama smanjuju obradu HPMC -a u mnogim primjenama.

In contrast, HPS is a cheap (about 20,000/ton) edible material that is also widely used in the field of food and medicine. Razlog zašto je HPMC toliko skup je taj što je celuloza sirovine koja se koristi za pripremu HPMC -a skuplja od škroba sirovine koji se koristi za pripremu HPS -a. Osim toga, HPMC se cijepi s dva supstituenta, hidroksipropil i metoksi. Kao rezultat, postupak pripreme je vrlo kompliciran, pa je cijena HPMC -a mnogo veća od HPS -a. Ovaj se projekt nada da će zamijeniti neke skupe HPMC-ove s niskim cijenama HPS-a i smanjiti cijenu proizvoda na temelju održavanja sličnih funkcija.

Pored toga, HPS je hladan gel, koji postoji u viskoelastičnom stanju gela na niskoj temperaturi i tvori tekuću otopinu na visokoj temperaturi. Stoga, dodavanje HPS -a HPMC -u može smanjiti temperaturu gela HPMC -a i povećati njegovu viskoznost na niskoj temperaturi. i snagu gela, poboljšavajući njegovu obradu na niskim temperaturama. Nadalje, HPS jestivi film ima dobra svojstva barijere za kisik, tako da dodavanje HPS -a u HPMC može poboljšati svojstva jestivog filma o barijeri kisika.

Ukratko, kombinacija HPMC -a i HPS -a: Prvo, ima važan teorijski značaj. HPMC je vrući gel, a HPS hladan gel. By compounding the two, there is theoretically a transition point between hot and cold gels. Uspostavljanje HPMC/HPS sustava hladnog i vrućeg gel spoja i njegovo istraživanje mehanizma može pružiti novi način za istraživanje ovog vrste hladnog i vrućeg sustava spoja reverznog faze ， utvrđenog teorijskog vodstva. Drugo, može smanjiti troškove proizvodnje i poboljšati profit proizvoda. Kombinacijom HPS -a i HPMC -a, troškovi proizvodnje mogu se smanjiti u pogledu sirovina i potrošnje energije proizvodnje, a profit proizvoda može se uvelike poboljšati. Treće, može poboljšati performanse obrade i proširiti aplikaciju. Dodavanje HPS -a može povećati koncentraciju i snagu gela HPMC -a na niskoj temperaturi i poboljšati njegove performanse obrade na niskoj temperaturi. Osim toga, performanse proizvoda se mogu poboljšati. Dodavanjem HPS -a za pripremu jestivog kompozitnog filma HPMC/HPS -a, mogu se poboljšati svojstva za barijere kisika.

Kompatibilnost sustava polimernih spojeva može izravno odrediti mikroskopsku morfologiju i sveobuhvatna svojstva spoja, posebno mehanička svojstva. Stoga je vrlo važno proučiti kompatibilnost sustava spojeva HPMC/HPS. I HPMC i HPS su hidrofilni polisaharidi s istom strukturnom jedinicom - glukozom i modificirani istom funkcionalnom skupinom hidroksipropil, što uvelike poboljšava kompatibilnost sustava HPMC/HPS spojeva. Međutim, HPMC je hladni gel, a HPS je vrući gel, a obrnuto ponašanje gela ova dva dovodi do fenomena razdvajanja faza HPMC/HPS sustava spojeva. Ukratko, fazna morfologija i fazni prijelaz HPMC/HPS hladno-vruće gel kompozitnog sustava prilično su složeni, tako da će kompatibilnost i razdvajanje faza ovog sustava biti vrlo zanimljivi.

Morfološka struktura i reološko ponašanje polimernih složenih sustava su međusobno povezani. S jedne strane, reološko ponašanje tijekom obrade imat će veliki utjecaj na morfološku strukturu sustava; S druge strane, reološko ponašanje sustava može točno odražavati promjene u morfološkoj strukturi sustava. Therefore, it is of great significance to study the rheological properties of HPMC/HPS compound system for guiding production, processing and quality control.

Makroskopska svojstva kao što su morfološka struktura, kompatibilnost i reologija HPMC/HPS sustava hladnog i vrućeg gela spoja su dinamična, a na njih utječe niz faktora kao što su koncentracija otopine, omjer sastavljanja, brzina smicanja i temperatura. Odnos između mikroskopske morfološke strukture i makroskopskih svojstava kompozitnog sustava može se regulirati kontrolom morfološke strukture i kompatibilnosti kompozitnog sustava.

1.5.2 Istraživačke svrhe

Konstruiran je HPMC/HPS hladni i vrući sustav reverzirane faze, konstruiran, proučavana su njegova reološka svojstva, a ispitivani su učinci fizičke i kemijske strukture komponenti, omjera sastavljanja i uvjetima obrade na reološkim svojstvima sustava. Pripremljen je jestivi kompozitni film HPMC/HPS, a proučavana su makroskopska svojstva poput mehaničkih svojstava, propusnosti zraka i optičkih svojstava filma, a istraživani su utjecajni faktori i zakoni. Systematically study the phase transition, compatibility and phase separation of the HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel complex system, explore its influencing factors and mechanisms, and establish the relationship between microscopic morphological structure and macroscopic properties. Morfološka struktura i kompatibilnost kompozitnog sustava koriste se za kontrolu svojstava kompozitnih materijala.

1.5.3 Istraživački sadržaj

Kako bi se postigla očekivane istraživačke svrhe, ovaj će rad provesti sljedeće istraživanje:

(1) Construct the HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel compound system, and use a rheometer to study the rheological properties of the compound solution, especially the effects of concentration, compounding ratio and shear rate on the viscosity and flow index of složeni sustav. Ispitani su utjecaj i zakon reoloških svojstava poput tiksotropije i tiksotropije, a mehanizam stvaranja hladnog i vrućeg kompozitnog gela je preliminarno istražen.

(2) HPMC/HPS jestivi kompozitni film je pripremljen, a skenirajući elektronski mikroskop je korišten za proučavanje utjecaja inherentnih svojstava svake komponente i omjera sastava na mikroskopsku morfologiju kompozitnog filma; uređaj za ispitivanje mehaničkih svojstava korišten je za proučavanje inherentnih svojstava svake komponente, sastava kompozitnog filma Utjecaj omjera i relativne vlažnosti okoliša na mehanička svojstva kompozitnog filma; Upotreba ispitivača brzine brzine prijenosa kisika i spektrofotometra UV-Vis za proučavanje učinaka svojstvenih svojstava komponenti i omjera spoja na svojstva prijenosa kisika i svjetla kompozitnog filma kompatibilnost i odvajanje faze HPMC/HPS hladno-HPS vrući inverzni gel kompozitni sustav proučavan je skenirajućom elektronskom mikroskopijom, termogravimetrijskom analizom i dinamičkom termomehaničkom analizom.

(3) The relationship between the microscopic morphology and mechanical properties of the HPMC/HPS cold-hot inverse gel composite system was established. Pripremljen je jestivi kompozitni film HPMC/HPS, a utjecaj koncentracije spoja i omjera spoja na raspodjelu faze i faznog prijelaza uzorka proučavan je optičkim mikroskopom i metodom bojenja joda; The influence rule of compound concentration and compound ratio on the mechanical properties and light transmission properties of the samples was established. Ispitan je odnos između mikrostrukture i mehaničkih svojstava HPMC/HPS hladno-vrućih inverznih kompozitnih kompozitnih sustava.

(4) Učinci stupnja supstitucije HPS-a na reološka svojstva i svojstva gela HPMC/HPS hladno-vruće gel kompozitnog sustava reverzne faze. Učinci stupnja supstitucije HPS-a, brzine smicanja i temperature na viskoznost i druga reološka svojstva sustava spojeva, kao i točku prijelaza gela, ovisnost modula o frekvenciji i druga svojstva gela i njihove zakonitosti proučavani su pomoću reometra. Temperaturno ovisna fazna distribucija i fazni prijelaz uzoraka proučavani su bojanjem jodom te je opisan mehanizam geliranja HPMC/HPS hladno-vruće reverzno-faznog gel kompleksnog sustava.

(5) Učinci modifikacije kemijske strukture HPS-a na makroskopska svojstva i kompatibilnost HPMC/HPS hladno-vrućeg gel kompozitnog sustava reverzne faze. Pripremljen je jestivi kompozitni film HPMC/HPS, a učinak HPS hidroksipropilnog stupnja supstitucije na kristalnu strukturu i strukturu mikro-domena kompozitnog filma proučavan je tehnologijom raspršenja X-zraka pod malim kutom sinkrotronskog zračenja. Zakon utjecaja stupnja HPS hidroksipropilne supstitucije na mehanička svojstva kompozitne membrane proučavan je ispitivačem mehaničkih svojstava; Zakon o utjecaju stupnja supstitucije HPS -a na propusnost kisika kompozitne membrane proučavao je ispitivač propusnosti kisika; HPS hidroksipropil Utjecaj stupnja supstitucije grupe na toplinsku stabilnost kompozitnih filmova HPMC/HPS.

Poglavlje 2 Reološka studija složenog sustava HPMC/HPS

Prirodni polimerni jestivi filmovi mogu se pripremiti relativno jednostavnom mokrom metodom [321]. Prvo, polimer se otopi ili rasprši u tekućoj fazi kako bi se pripremio jestivu tekućinu za formiranje filma ili ovjes u obliku filma, a zatim koncentriran uklanjanjem otapala. Ovdje se operacija obično izvodi sušenjem na nešto višoj temperaturi. Ovaj se postupak obično koristi za proizvodnju unaprijed pakiranih jestivih filmova ili za oblaganje proizvoda izravno otopinom za stvaranje filma potapanjem, četkanjem ili prskanjem. Dizajn obrade jestivih filmova zahtijeva prikupljanje točnih reoloških podataka tekućine koja formira film, što je od velikog značaja za kontrolu kvalitete proizvoda od jestivih filmova i premaza za pakiranje [322].

HPMC je toplinski ljepilo, koje tvori gel na visokoj temperaturi i nalazi se u stanju otopine na niskoj temperaturi. Ovo svojstvo toplinskog gela čini njegovu viskoznost na niskoj temperaturi vrlo niskom, što nije pogodno za specifične proizvodne procese kao što su uranjanje, četkanje i umakanje. rad, što rezultira lošom obradom na niskim temperaturama. Nasuprot tome, HPS je hladni gel, stanje viskoznog gela na niskoj temperaturi i visokoj temperaturi. A low viscosity solution state. Stoga, kombinacijom ta dva, reološka svojstva HPMC-a kao što je viskoznost na niskim temperaturama mogu se u određenoj mjeri uravnotežiti.

Ovo se poglavlje usredotočuje na učinke koncentracije otopine, omjera smjese i temperature na reološka svojstva kao što su viskoznost bez smicanja, indeks protoka i tiksotropija HPMC/HPS hladno-vruće inverznog sustava gela. Pravilo dodavanja koristi se za preliminarno raspravu o kompatibilnosti složenog sustava.

2.2 Eksperimentalna metoda

2.2.1 Priprema složene otopine HPMC/HPS

Prvo vagajte HPMC i HPS suhi prah i miješajte prema 15% (w/w) koncentraciji i različitim omjerima 10: 0, 7: 3, 5: 5, 3: 7, 0:10; Zatim dodajte 70 ° C u C vodi, brzo promiješajte 30 minuta pri 120 o/min/min da biste potpuno raspršili HPMC; Zatim zagrijte otopinu na iznad 95 ° C, brzo promiješajte 1 sat istom brzinom kako biste u potpunosti želatinizirali HPS; Želatinizacija je završena nakon toga, temperatura otopine je brzo smanjena na 70 ° C, a HPMC je u potpunosti otopljen miješanjem po sporoj brzini od 80 o/min tijekom 40 minuta. (Svi w/w u ovom članku su: suha bazna masa uzorka/ukupne mase otopine).

2.2.2 Reološka svojstva složenog sustava HPMC/HPS

2.2.2.1 Princip reološke analize

Rotacijski reometar opremljen je par paralelnih stezaljki gore i dolje, a jednostavan protok smicanja može se realizirati relativnim gibanjem između stezaljki. Reometar se može testirati u načinu koraka, načinu protoka i načinu oscilacije: u načinu koraka, reometar može na uzorak primijeniti prolazni stres, koji se uglavnom koristi za testiranje prolaznog karakterističnog odziva i vremena u stanju uzorka. Procjena i viskoelastični odgovor poput opuštanja stresa, puzanja i oporavka; U načinu protoka, reometar može primijeniti linearni napon na uzorak, koji se uglavnom koristi za testiranje ovisnosti viskoznosti uzorka o brzini smicanja i ovisnosti viskoznosti o temperaturi i tiksotropiji; U načinu oscilacije, reometar može stvoriti sinusoidni izmjenični oscilirajući napon, koji se uglavnom koristi za određivanje linearnog viskoelastičnog područja, procjene toplinske stabilnosti i temperature gelacije uzorka.

2.2.2.2 Metoda ispitivanja načina protoka

1. Viskoznost se mijenja s vremenom. Temperatura ispitivanja bila je 25 ° C, brzina smicanja bila je 800 s-1, a vrijeme ispitivanja 2500 s.

2. Viscosity varies with shear rate. Temperatura ispitivanja 25 ° C, brzina presvlačenja 800 S-1, vrijeme prednjenja 1000 s; Brzina smicanja 10²-10³s.

Smični napon (τ ) i brzina smicanja (γ) slijede Ostwald-de Waeleov zakon potencije:

̇Τ = K.γ N (2-1)

γ je brzina smicanja, s-1;

n je indeks likvidnosti;

K je koeficijent viskoznosti, Pa·sn.

Odnos između viskoznosti (ŋ) Otopine polimera i brzina smicanja (γ) mogu se ugraditi u modul Carren:

Među njima,ŋ0smicanje viskoznosti, pa s;

ŋ∞

λ je vrijeme relaksacije, s;

n je indeks stanjivanja smicanjem；

3. Trostupanjska metoda ispitivanja tiksotropije. Temperatura ispitivanja je 25 °C, a. Stacionarna faza, brzina smicanja je 1 s-1, a vrijeme ispitivanja je 50 s; b. Stadij smicanja, brzina smicanja je 1000 s-1, a vrijeme ispitivanja 20 s; c. Proces oporavka strukture, brzina smicanja je 1 S-1, a vrijeme ispitivanja 250 s.

U procesu oporavka strukture, stupanj oporavka strukture nakon različitih vremena oporavka izražava se brzinom oporavka viskoznosti:

Dsr = ŋt ⁄ ŋ╳100%

Među njima,ŋT je viskoznost u strukturnom vremenu oporavka TS, Pa s;

hŋje viskoznost na kraju prve faze, Pa s.

2.3 Rezultati i rasprava

2.3.1 Učinak vremena smicanja na reološka svojstva složenog sustava

S konstantnom stopom smicanja, prividna viskoznost može pokazati različite trendove s povećanjem vremena smicanja. Na slici 2-1 prikazana je tipična krivulja viskoznosti u odnosu na vrijeme u sustavu HPMC/HPS spoja. Na slici se može vidjeti da se s produljenjem vremena smicanja prividna viskoznost kontinuirano opada. Kada vrijeme smicanja dosegne oko 500 s, viskoznost doseže stabilno stanje, što ukazuje da viskoznost sustava spojeva pod smicanjem velikom brzinom ima određenu vrijednost. Vremenska ovisnost, to jest, tiksotropija je izložena u određenom vremenskom rasponu.

Stoga, prilikom proučavanja zakona o varijaciji viskoznosti složenog sustava sa brzinom smicanja, prije stvarnog testa smicanja u stabilnom stanju, potrebno je određeno razdoblje presvlačenja velike brzine za uklanjanje utjecaja tiksotropije na složeni sustav . Dakle, dobiva se zakon varijacije viskoznosti sa stopom smicanja kao jednim faktorom. U ovom eksperimentu, viskoznost svih uzoraka dosegla je stabilno stanje prije 1000 s s visokom brzinom smicanja od 800 1/s s vremenom, što ovdje nije prikazano. Stoga je u budućem eksperimentalnom dizajnu prihvaćeno unaprijed zabilježeno 1000 s pri visokoj brzini smicanja od 800 1/s kako bi se uklonila učinak tiksotropije svih uzoraka.

2.3.2 Učinak koncentracije na reološka svojstva složenog sustava

Općenito, viskoznost polimernih otopina raste s povećanjem koncentracije otopine. Slika 2-2 prikazuje učinak koncentracije na ovisnost o brzini smicanja viskoznosti formulacija HPMC/HPS. Sa slike se vidi da pri istoj brzini smicanja viskoznost sustava spojeva postupno raste s porastom koncentracije otopine. Viskoznost otopina HPMC/HPS spojeva s različitim koncentracijama postupno se smanjivala s povećanjem brzine smicanja, pokazujući očit fenomen razrjeđivanja smicanja, što ukazuje da otopine spojeva s različitim koncentracijama pripadaju pseudoplastičnim tekućinama. Međutim, ovisnost viskoznosti viskoznosti pokazala je drugačiji trend s promjenom koncentracije otopine. Kad je koncentracija otopine niska, pojava stanjivanja smicanja kompozitne otopine je mala; S povećanjem koncentracije otopine, pojava stanjivanja smicanja kompozitne otopine je očiglednija.

Krivulje brzine viskoznosti spoja složenog sustava u različitim koncentracijama ugrađene su u CARREN model, a ekstrapolirana je viskoznost nula-shema složene otopine (0,9960 <r₂ <0,9997). Učinak koncentracije na viskoznost složene otopine može se dalje proučavati proučavanjem odnosa između viskoznosti i koncentracije nulte smicanja. Sa slike 2-3, može se vidjeti da odnos između viskoznosti nula i koncentracije složene otopine slijedi zakon o moći:

gdje su k i m konstante.

U dvostrukoj logaritamskoj koordinati, ovisno o veličini nagiba m, može se vidjeti da ovisnost o koncentraciji predstavlja dva različita trenda. Prema teoriji Dio-Edwards, pri niskoj koncentraciji, nagib je veći (M = 11,9, R2 = 0,9942), koja pripada razrijeđenoj otopini; Dok je u visokoj koncentraciji, nagib je relativno nizak (M = 2,8, R2 = 0,9822), što pripada sub-koncentriranoj otopini. Stoga se može utvrditi kritična koncentracija C* složenog sustava 8% kroz spoj ove dvije regije. Prema zajedničkom odnosu između različitih stanja i koncentracije polimera u otopini, predložen je model molekularnog stanja složenog sustava HPMC/HPS u otopini niske temperature, kao što je prikazano na slici 2-3.

HPS je hladan gel, to je stanje gela na niskoj temperaturi, a to je stanje otopine na visokoj temperaturi. Na temperaturi ispitivanja (25 ° C), HPS je stanje gela, kao što je prikazano na području plave mreže na slici; Naprotiv, HPMC je vrući gel, na testnoj temperaturi, on je u stanju otopine, kao što je prikazano u molekuli crvene linije.

U razrijeđenoj otopini C < C*, HPMC molekularni lanci uglavnom postoje kao neovisne lančane strukture, a isključeni volumen čini lance odvojenima jedan od drugoga; moreover, the HPS gel phase interacts with a few HPMC molecules to form a whole The form and HPMC independent molecular chains exist separately from each other, as shown in Figure 2-2a.

S povećanjem koncentracije, udaljenost između neovisnih molekulskih lanaca i faznih područja postupno se smanjivala. Kada se dosegne kritična koncentracija C*, HPMC molekule u interakciji s HPS gel fazom postupno se povećavaju, a neovisni HPMC molekularni lanci počinju se povezivati ​​jedni s drugima, tvoreći HPS fazu kao središte gela, a HPMC molekularni lanci se isprepliću i povezani jedni s drugima. Stanje mikrogela prikazano je na slici 2-2b.

S daljnjim povećanjem koncentracije, C > C*, udaljenost između faza HPS gela se dodatno smanjuje, a isprepleteni HPMC polimerni lanci i regija HPS faze postaju složeniji i interakcija je intenzivnija, pa otopina pokazuje ponašanje Slično onome od polimera topa, kao što je prikazano na slici 2-2c.

2.3.2.2 Utjecaj koncentracije na ponašanje tekućine složenog sustava

Ostwald-de Waeleov zakon potencije (vidi formulu (2-1)) koristi se za prilagođavanje krivulja smičnih naprezanja i smičnih brzina (nisu prikazane u tekstu) sustava spojeva s različitim koncentracijama, te indeksa protoka n i koeficijenta viskoznosti K se može dobiti. , Rezultat ugradnje je kao što je prikazano u tablici 2-1.

Tablica 2-1 Indeks ponašanja protoka (N) i indeks konzistencije tekućine (K) otopine HPS/HPMC s različitim koncentracijama na 25 ° C

Eksponent protoka Newtonovog fluida je n = 1, eksponent protoka pseudoplastičnog fluida je n < 1, a što n više odstupa od 1, to je veća pseudoplastičnost fluida, a eksponent protoka dilatantnog fluida je n > 1. Iz tablice 2-1 može se vidjeti da su sve vrijednosti n otopina spojeva s različitim koncentracijama manje od 1, što ukazuje da su sve otopine spojeva pseudoplastične tekućine. Pri niskim koncentracijama, vrijednost n rekonstituirane otopine je blizu 0, što ukazuje da je otopina spoja niske koncentracije bliska Newtonskoj tekućini, jer u otopini spoja niske koncentracije polimerni lanci postoje neovisno jedan o drugom. With the increase of the solution concentration, the n value of the compound system gradually decreased, which indicated that the increase of the concentration enhanced the pseudoplastic behavior of the compound solution. Interactions such as entanglement occurred between and with the HPS phase, and its flow behavior was closer to that of polymer melts.

Pri niskoj koncentraciji koeficijent viskoznosti K sustava spojeva je mali (C < 8%, K < 1 Pa·sn), a s porastom koncentracije K vrijednost sustava spojeva postupno raste, što ukazuje da je viskoznost Složeni sustav se smanjio, što je u skladu s ovisnošću koncentracije viskoznosti nulte smicanja.

2.3.3 Utjecaj omjera sastavljanja na reološka svojstva sustava sastavljanja

Slika 2-4 Viskoznost u odnosu na brzinu smicanja HPMC/HPS otopine s različitim omjerom mješavine na 25 °C

Tablica 2-2 Indeks ponašanja protoka (N) i indeks konzistencije tekućine (K) HPS/HPMC otopine s različitim omjerom mješavine na 25 °

Slike 2-4 pokazuju učinak omjera sastavljanja na ovisnost o brzini smicanja viskoznosti otopine HPMC/HPS. Na slici se može vidjeti da se viskoznost spojnog sustava s niskim sadržajem HPS -a (HPS <20%) ne mijenja bitno s povećanjem brzine smicanja, uglavnom zato što u sustavu složenih sadržaja s niskim HPS sadržajem, HPMC u stanju rješenja Na niskoj temperaturi je kontinuirana faza; the viscosity of the compound system with high HPS content gradually decreases with the increase of shear rate, showing obvious shear thinning phenomenon, which indicates that the compound solution is pseudoplastic fluid. Pri istoj brzini smicanja, viskoznost složene otopine raste s povećanjem sadržaja HPS -a, što je uglavnom zato što je HPS u stanju viskoznog gela na niskoj temperaturi.

Korištenje Ostwald-de Waele Zakona o moći (vidi formulu (2-1)) za uklapanje krivulja brzine smicanja na naprezanje (nije prikazano u tekstu) složenih sustava s različitim omjerima spoja, eksponenta protoka N i koeficijentom viskoznosti koeficijenta viskoznosti K, rezultati ugradnje prikazani su u tablici 2-2. Iz tablice se može vidjeti da je 0,9869 <r2 <0,9999, rezultat ugradnje je bolji. Indeks protoka n spoja sustava postupno se smanjuje s povećanjem sadržaja HPS -a, dok koeficijent viskoznosti K pokazuje postupno rastući trend s povećanjem sadržaja HPS -a, što ukazuje na to da dodavanje HPS -a čini složeno rješenje viskoznim i teško protokom . Ovaj je trend u skladu s rezultatima Zhang-ovih istraživanja, ali za isti omjer složenja, N vrijednost složenog otopine veća je od Zhang-ovog rezultata [305], što je uglavnom zato što je u ovom eksperimentu provedeno unaprijed kako bi se uklonili učinak Thixotropy je eliminirano; Rezultat Zhang rezultat je kombiniranog djelovanja tiksotropije i stope smicanja; Razdvajanje ove dvije metode detaljno će se raspravljati u poglavlju 5.

Odnos između reoloških svojstava sustava homogenog polimernog spoja i reoloških svojstava komponenata u sustavu u skladu je s pravilom logaritamskog zbrajanja. Za dvokomponentni sustav složenih sustava odnos između spojnog sustava i svake komponente može se izraziti sljedećom jednadžbom:

Među njima, F je parametar reoloških svojstava složenog sustava;

F1, F2 su reološki parametri komponente 1 i komponente 2, respektivno;

∅1 i ∅2 su masene frakcije komponente 1 i komponente 2, odnosno ∅1 ∅2.

Stoga se viskoznost bez smicanja sustava smjese nakon miješanja s različitim omjerima smjese može izračunati prema načelu logaritamskog zbrajanja kako bi se izračunala odgovarajuća predviđena vrijednost. Eksperimentalne vrijednosti otopina spojeva s različitim omjerima spojeva i dalje su ekstrapolirane Carren fitom krivulje viskoznost-smična brzina. Predviđena vrijednost nulte smične viskoznosti HPMC/HPS sustava spojeva s različitim omjerima spojeva uspoređuje se s eksperimentalnom vrijednošću, kao što je prikazano na slici 2-5.

Dio s točkastom linijom na slici je predviđena vrijednost nulte smične viskoznosti otopine spoja dobivena pravilom logaritamskog zbroja, a grafikon s isprekidanom linijom je eksperimentalna vrijednost sustava spojeva s različitim omjerima smjese. Na slici se može vidjeti da eksperimentalna vrijednost otopine spoja pokazuje određeno pozitivno-negativno odstupanje u odnosu na pravilo spoja, što ukazuje da sustav spoja ne može postići termodinamičku kompatibilnost, a sustav spoja je kontinuirana fazna disperzija na niska temperatura struktura dvofaznog sustava "morske otoke"; i uz kontinuirano smanjenje omjera kompaundiranja HPMC/HPS, kontinuirana faza sustava kompaundiranja se promijenila nakon što je omjer kompaundiranja bio 4:6. U poglavlju se detaljno govori o istraživanju.

It can be clearly seen from the figure that when the HPMC/HPS compound ratio is large, the compound system has a negative deviation, which may be because the high viscosity HPS is distributed in the dispersed phase state in the lower viscosity HPMC continuous phase middle . S povećanjem sadržaja HPS -a, postoji pozitivno odstupanje u sustavu spoja, što ukazuje na to da se u ovom spojnom sustavu u sustavu spoja događa kontinuirana fazna faza. HPS s visokom viskoznošću postaje kontinuirana faza složenog sustava, dok se HPMC raspršuje u kontinuiranoj fazi HPS -a u ujednačenijem stanju.

Slike 2-6 prikazuju indeks protoka N složenog sustava kao funkciju HPS sadržaja. Budući da je indeks protoka N ugrađen iz logaritamske koordinate dnevnika, n je ovdje linearna zbroj. Na slici se može vidjeti da se s povećanjem sadržaja HPS -a indeks protoka N spojnog sustava postupno smanjuje, što ukazuje na to da HPS smanjuje newtonovska svojstva tekućine složene otopine i poboljšava njegovo pseudoplastično ponašanje tekućine. Donji dio je stanje gela s većom viskoznošću. Na slici se također može vidjeti da se odnos između indeksa protoka spojnog sustava i sadržaja HPS -a u skladu s linearnim odnosom (R2 je 0,98062), to pokazuje da složeni sustav ima dobru kompatibilnost.

2.3.3.3 Utjecaj omjera sastavljanja na koeficijent viskoznosti sustava sastavljanja

Slika 2-7 prikazuje koeficijent viskoznosti K složene otopine kao funkciju HPS sadržaja. Na slici se može vidjeti da je k vrijednost čistog HPMC -a vrlo mala, dok je k vrijednost čistog HPS -a najveća, koja je povezana sa svojstvima gela HPMC i HPS -a, koji su u otopini i stanju gela AT niska temperatura. Kad je sadržaj komponente niske viskoznosti visok, to jest, kada je sadržaj HPS-a nizak, koeficijent viskoznosti složene otopine blizu je onog komponente niske viskoznosti HPMC; Iako je sadržaj komponente visoke viskoznosti visok, k vrijednost složene otopine povećava se s povećanjem sadržaja HPS-a značajno, što je ukazivalo na to da HPS povećava viskoznost HPMC na niskoj temperaturi. To uglavnom odražava doprinos viskoznosti kontinuirane faze viskoznosti složenog sustava. U različitim slučajevima u kojima je komponenta niske viskoznosti kontinuirana faza, a komponenta visoke viskoznosti kontinuirana faza, doprinos viskoznosti kontinuirane faze viskoznosti složenog sustava očito je različit. Kad je HPMC niske viskoznosti kontinuirana faza, viskoznost spojnog sustava uglavnom odražava doprinos viskoznosti kontinuirane faze; A kad je HPS visoke viskoznosti kontinuirana faza, HPMC jer će raspršena faza smanjiti viskoznost HPS visoke viskoznosti. učinak.

2.3.4 Thiksotropija

Tiksotropija se može koristiti za procjenu stabilnosti tvari ili više sustava, jer tiksotropija može dobiti informacije o unutarnjoj strukturi i stupnju oštećenja pod silom šišanja [323-325]. Tiksotropija se može povezati s vremenskim učincima i poviješću smicanja što dovodi do mikrostrukturnih promjena [324, 326]. Trostupanjska tizotropna metoda korištena je za proučavanje učinka različitih omjera složenja na tiksotropna svojstva sustava sastavljanja. Kao što se može vidjeti na slikama 2-5, svi su uzorci pokazali različite stupnjeve tiksotropije. Pri niskim brzinama smicanja, viskoznost složene otopine značajno se povećala s povećanjem sadržaja HPS-a, što je bilo u skladu s promjenom viskoznosti nulte rube sa sadržajem HPS-a.

Strukturni stupanj oporavka DSR kompozitnih uzoraka u različitom vremenu oporavka izračunava se formulom (2-3), kao što je prikazano u tablici 2-1. Ako je DSR <1, uzorak ima nisku otpornost na smicanje, a uzorak je tiksotropni; Suprotno tome, ako je DSR> 1, uzorak ima anti-tiksotropiju. Iz tablice možemo vidjeti da je DSR vrijednost čistog HPMC-a vrlo visoka, gotovo 1, to je zato što je molekula HPMC-a kruti lanac, a vrijeme opuštanja je kratko, a struktura se brzo oporavlja pod velikom silom smicanja. DSR vrijednost HPS-a je relativno niska, što potvrđuje njegova jaka tiksotropna svojstva, uglavnom zato što je HPS fleksibilan lanac i njegovo vrijeme relaksacije je dugo. Struktura se nije u potpunosti oporavila unutar vremenskog okvira ispitivanja.

Za složeno rješenje, u istom vremenu oporavka, kada je sadržaj HPMC veći od 70%, DSR se brzo smanjuje s povećanjem sadržaja HPS -a, jer je molekularni lanac HPS fleksibilan lanac, a broj krutih molekularnih lanaca U sustavu spoja raste s dodatkom HPS -a. Ako se smanjuje, vrijeme opuštanja ukupnog molekularnog segmenta spojnog sustava je produljeno, a tiksotropija spojnog sustava ne može se brzo oporaviti pod djelovanjem visokog smicanja. Kad je sadržaj HPMC manji od 70%, DSR se povećava s povećanjem sadržaja HPS -a, što ukazuje da postoji interakcija između molekularnih lanaca HPS -a i HPMC -a u sustavu spoja, što poboljšava ukupnu krutost molekula Segmenti u sustavu spoja i skraćuju vrijeme opuštanja sustava spoja se smanjuju, a tiksotropija se smanjuje.

Pored toga, vrijednost DSR -a složenog sustava bila je značajno niža od vrijednosti čistog HPMC -a, što je ukazivalo na to da je tiksotropija HPMC značajno poboljšana sastavljanjem. DSR vrijednosti većine uzoraka u spojnom sustavu bile su veće od vrijednosti čistog HPS -a, što ukazuje da je stabilnost HPS -a u određenoj mjeri poboljšana.

Iz tablice se također može vidjeti da u različitim vremenima oporavka sve DSR vrijednosti pokazuju najnižu točku kada je sadržaj HPMC 70%, a kada je sadržaj škroba veći od 60%, DSR vrijednost kompleksa je viša od onaj čistih HPS -a. DSR vrijednosti unutar 10 s svih uzoraka vrlo su blizu konačnim DSR vrijednostima, što ukazuje da je struktura kompozitnog sustava u osnovi završila većinu zadataka oporavka strukture unutar 10 s. Vrijedno je napomenuti da su kompozitni uzorci s visokim sadržajem HPS-a isprva pokazali trend povećanja, a zatim pada s produljenjem vremena oporavka, što je ukazivalo da su kompozitni uzorci također pokazali određeni stupanj tiksotropije pod djelovanjem niskog smicanja, a struktura im je nestabilnija.

Kvalitativna analiza trostupanjskog tiksotropije u skladu je s prijavljenim rezultatima tizotropnih ispitivanja prstena, ali kvantitativni rezultati analize nisu u skladu s rezultatima tiksotropnih ispitivanja prstena. Thiksotropija složenog sustava HPMC/HPS izmjerena je tizotropnom metodom prstena s povećanjem sadržaja HPS [305]. Degeneracija se najprije smanjila, a zatim povećala. Tiksotropni test prstena može samo nagađati postojanje tiksotropnog fenomena, ali ne može ga potvrditi, jer je tiksotropni prsten rezultat istodobnog djelovanja vremena smicanja i brzine smicanja [325-327].

2.4 Sažetak ovog poglavlja

U ovom su poglavlju toplinski gel HPMC i hladni gel HPS korišteni kao glavne sirovine za konstrukciju dvofaznog kompozitnog sustava hladnog i vrućeg gela. Utjecaj reoloških svojstava kao što su viskoznost, uzorak protoka i tiksotropija. Prema zajedničkom odnosu između različitih stanja i koncentracije polimera u otopini, predlaže se model molekularnog stanja složenog sustava HPMC/HPS u otopini niske temperature. Prema načelu logaritamskog zbrajanja svojstava različitih komponenti u složenom sustavu, proučavana je kompatibilnost spojnog sustava. Glavni nalazi su sljedeći:

1. Uzorci spoja s različitim koncentracijama pokazali su određeni stupanj stanjivanja smicanja, a stupanj stanjivanja smicanja povećavao se s povećanjem koncentracije.
3. Postoji kritična koncentracija (8%) u sustavu spoja HPMC/HPS, ispod kritične koncentracije, molekularni lanci HPMC i regija faze HPS gela u otopini spoja odvojene su jedna od druge i postoje neovisno; Kada se postigne kritična koncentracija, u složenoj otopini se formira mikrogelovo stanje s fazom HPS -a kao centra gela, a molekularni lanci HPMC isprepleteni su i povezani jedni s drugima; Iznad kritične koncentracije, prepuni HPMC makromolekularni lanci i njihova isprepletenost s HPS faznom regijom složeniji su, a interakcija je složenija. Intenzivnija, tako se otopina ponaša poput rastopljenja polimera.
4. Omjer složenja ima značajan utjecaj na reološka svojstva otopine HPMC/HPS. With the increase of HPS content, the shear thinning phenomenon of the compound system is more obvious, the flow index gradually decreases, and the zero-shear viscosity and viscosity coefficient gradually increase. Povećava se, što ukazuje na to da se čvrsto ponašanje kompleksa značajno poboljšava.
5. Viskoznost nultog sječa spojnog sustava pokazuje određenu pozitivno negativnu devizaciju u odnosu na pravilo logaritamskog zbrajanja. Složeni sustav je dvofazni sustav s kontinuiranom faznom faznom fazom „morsko-otoka“ strukturu na niskoj temperaturi, a kako se omjer složenja HPMC/HPS smanjio nakon 4: 6, mijenja se kontinuirana faza sustava sastavljanja.
6. Postoji linearni odnos između indeksa protoka i omjera sastavljanja složenih otopina s različitim omjerima sastavljanja, što ukazuje na to da sustav za sastavljanje ima dobru kompatibilnost.
7. Za sustav složenih HPMC/HPS, kada je komponenta niske viskoznosti kontinuirana faza, a komponenta visoke viskoznosti kontinuirana faza, doprinos viskoznosti kontinuirane faze viskoznosti složenog sustava značajno se razlikuje. Kad je HPMC niske viskoznosti kontinuirana faza, viskoznost spojnog sustava uglavnom odražava doprinos viskoznosti kontinuirane faze; Iako je HPS visoke viskoznosti kontinuirana faza, HPMC kao raspršiva faza smanjit će viskoznost HPS visoke viskoznosti. učinak.
8. Trostupanjska tiksotropija korištena je za proučavanje učinka omjera sastavljanja na tiksotropiju složenog sustava. The thixotropy of the compounded system showed a trend of first decreasing and then increasing with the decrease of the HPMC/HPS compounding ratio.
9. Gore navedeni eksperimentalni rezultati pokazuju da su kroz miješanje HPMC i HPS, reološka svojstva dviju komponenti, kao što su viskoznost, fenomen smičnih razrjeđivanja i tiksotropija, do određene mjere uravnotežena.

Poglavlje 3 Priprema i svojstva jestivih kompozitnih filmova HPMC/HPS

Kompaundiranje polimera je najučinkovitiji način za postizanje komplementarnosti višekomponentnih performansi, razvoj novih materijala s izvrsnim performansama, smanjenje cijena proizvoda i proširenje raspona primjene materijala [240-242, 328]. Zatim, zbog određenih razlika u molekularnoj strukturi i konformacijske entropije između različitih polimera, većina sustava polimernih spojeva je nekompatibilna ili djelomično kompatibilna [11, 12]. Mehanička svojstva i druga makroskopska svojstva sustava polimernog spoja usko su povezana s fizikalno -kemijskim svojstvima svake komponente, omjerom sastavljanja svake komponente, kompatibilnošću između komponenti i unutarnje mikroskopske strukture i drugih faktora [240, 329].

S gledišta kemijske strukture, i HPMC i HPS su hidrofilni curdlan, imaju istu strukturnu jedinicu - glukozu, a modificiraju se istom funkcionalnom skupinom - hidroksipropilna skupina, tako da bi HPMC i HPS trebali imati dobru fazu. Kapacitet. Međutim, HPMC je termički inducirani gel, koji se nalazi u stanju otopine s vrlo niskom viskoznošću na niskoj temperaturi, a tvori koloid na visokoj temperaturi; HPS je hladno-inducirani gel, koji je gel niske temperature i nalazi se u stanju otopine na visokoj temperaturi; Uvjeti i ponašanje gela potpuno su suprotni. Spojenje HPMC -a i HPS -a ne pogoduje stvaranju homogenog sustava s dobrom kompatibilnošću. Uzimajući u obzir i kemijsku strukturu i termodinamiku, od velikog je teorijskog značaja i praktične vrijednosti za spoj HPMC-a s HPS-om kako bi se uspostavio hladno-vrući sustav spoja.

Ovo se poglavlje usredotočuje na proučavanje inherentnih svojstava komponenata u HPMC/HPS sustavu hladnog i vrućeg gela, omjer spoja i relativnu vlažnost okoliša na mikroskopsku morfologiju, kompatibilnost i odvajanje faza, mehanička svojstva, optička svojstva , i svojstva toplinskog pada složenog sustava. I utjecaj makroskopskih svojstava poput svojstava barijere kisika.

3.1 Materijali i oprema

3.2 Eksperimentalna metoda

3.2.1 Priprema HPMC/HPS jestivog kompozitnog filma

15% (w/w) suhi prašak HPMC i HPS pomiješan je s 3% (w/w) plastifikator polietilen glikola bio je složen u deioniziranoj vodi kako bi se dobila složena tekućina za formiranje filma i jestivi kompozitni film HPMC/ HPS je pripremljen metodom lijevanja.

Metoda pripreme: Prvo odvažite HPMC i HPS suhi prah i pomiješajte ih prema različitim omjerima; Zatim dodajte u vodu od 70 ° C i brzo miješajte na 120 o/min tijekom 30 minuta da biste potpuno raspršili HPMC; Zatim zagrijte otopinu na iznad 95 ° C, brzo miješajte istom brzinom da biste u potpunosti želatinizirali HPS; Nakon dovršetka želatinizacije, temperatura otopine se brzo smanjuje na 70 ° C, a otopina se miješa na sporoj brzini od 80 o/min 40 min. Potpuno otopite HPMC. Ulijte 20 g miješane otopine formiranja filma u polistirensku petriju s promjerom od 15 cm, baci ga ravno i osušite na 37 ° C. Osušeni film oguljen je s diska kako bi se dobila jestiva kompozitna membrana.

Jestivi filmovi bili su uravnoteženi na 57% vlage više od 3 dana prije testiranja, a dijelom jestivog filma koji se koristi za ispitivanje mehaničkih svojstava uravnotežen je na 75% vlage više od 3 dana.

3.2.2 Mikromorfologija jestivog kompozitnog filma HPMC/HPS

3.2.2.1 Princip analize pretražnim elektronskim mikroskopom

Elektronski pištolj na vrhu skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) može emitirati veliku količinu elektrona. Nakon što je smanjen i usredotočen, može formirati elektronsku zraku s određenom energijom i intenzitetom. Pokrećeno magnetskim poljem zavojnice skeniranja, prema određenom vremenskom i svemirskom redoslijedu skeniraju površinu uzorka točke do točke. Zbog razlike u karakteristikama površinskog mikro-područja, interakcija između uzorka i elektronske zrake stvorit će sekundarne signale elektrona s različitim intenzitetima, koji se prikupljaju detektorom i pretvaraju se u električne signale, koji se pojačavaju videozapisom i ulaz u mrežu cijevi za sliku, nakon podešavanja svjetline cijevi za sliku, može se dobiti sekundarna elektronska slika koja može odražavati morfologiju i karakteristike mikroregije na površini uzorka. U usporedbi s tradicionalnim optičkim mikroskopima, razlučivost SEM-a je relativno visoka, oko 3nm-6Nm površinskog sloja uzorka, što je prikladnije za promatranje značajki mikro-strukture na površini materijala.

3.2.2.2 Metoda ispitivanja

The edible film was placed in a desiccator for drying, and an appropriate size of edible film was selected, pasted on the SEM special sample stage with conductive adhesive, and then gold-plated with a vacuum coater. Tijekom ispitivanja, uzorak je stavljen u SEM, a mikroskopska morfologija uzorka je primijećena i fotografirana na 300 puta i 1000 puta povećava se pod naponom ubrzanja elektronske zrake od 5 kV.

3.2.3.1 Princip analize UV-Vis spektrofotometrije

UV-Vis spektrofotometar može emitirati svjetlost valne duljine od 200~800nm ​​i zračiti je na objekt. Materijal apsorbira neke specifične valne duljine svjetlosti u upadnom svjetlu i dolazi do prijelaza razine energije molekularne vibracije i prijelaza razine elektronske energije. Budući da svaka tvar ima različite molekularne, atomske i molekularne prostorne strukture, svaka tvar ima svoj specifični apsorpcijski spektar, a sadržaj tvari može se odrediti ili odrediti prema razini apsorpcije na nekim određenim valnim duljinama na apsorpcijskom spektru. Stoga je UV-Vis spektrofotometrijska analiza jedno od učinkovitih sredstava za proučavanje sastava, strukture i međudjelovanja tvari.

Kad snop svjetlosti pogodi objekt, objekt apsorbira dio incidentne svjetlosti, a drugi dio incidentne svjetlosti prenosi se kroz objekt; Omjer intenziteta prenesene svjetlosti prema intenzitetu incidentne svjetlosti je propusnost.

Formula za odnos između apsorbancije i propusnosti je:

Među njima je A apsorbancija;

T je propusnost, %.

Konačna apsorbancija jednoliko je korigirana pomoću apsorbancije × 0,25 mm/debljini.

3.2.3.2 Metoda ispitivanja

Pripremite 5% HPMC i HPS otopine, pomiješajte ih u skladu s različitim omjerima, ulijte 10 g otopine filma u polistirensku petriju s promjerom od 15 cm i osušite ih na 37 ° C da biste formirali film. Izrežite jestivi film u pravokutnu traku od 1 mm × 3 mm, stavite ga u kivetu i napravite jestivi film blizu unutarnjeg zida kivete. WFZ UV-3802 UV-Vis spektrofotometar korišten je za skeniranje uzoraka na punoj valnoj duljini od 200-800 nm, a svaki je uzorak testiran 5 puta.

3.2.4.1 Princip dinamičke termomehaničke analize

Dinamička termomehanička analiza (DMA) instrument je koji može izmjeriti odnos između mase i temperature uzorka pod određenim udarnim opterećenjem i programiranom temperaturom, te može testirati mehanička svojstva uzorka pod djelovanjem periodičnog naizmjeničnog napona i vremena, temperatura i temperatura. frekvencijski odnos.

Visoki molekularni polimeri imaju viskoelastična svojstva koja s jedne strane mogu pohraniti mehaničku energiju poput elastomera, a s druge strane konzumiraju energiju poput sluzi. Kada se primijeni periodična izmjenična sila, elastični dio pretvara energiju u potencijalnu energiju i pohranjuje je; Dok viskozni dio pretvara energiju u toplinsku energiju i gubi. Polimerni materijali uglavnom pokazuju dva stanja stakla niske temperature i stanja gume visoke temperature, a temperatura prijelaza između dva stanja je temperatura stakla. Temperatura stakla izravno utječe na strukturu i svojstva materijala, a jedna je od najvažnijih karakterističnih temperatura polimera.

Analizom dinamičkih termomehaničkih svojstava polimera, može se primijetiti viskoelastičnost polimera i mogu se dobiti važni parametri koji određuju performanse polimera, tako da se mogu bolje primijeniti u stvarnom okruženju za upotrebu. Pored toga, dinamička termomehanička analiza vrlo je osjetljiva na prijelaz stakla, odvajanje faza, umrežavanje, kristalizaciju i molekularno kretanje na svim razinama molekularnih segmenata i može dobiti puno informacija o strukturi i svojstvima polimera. Često se koristi za proučavanje molekula polimera. Ponašanje pokreta. Pomoću načina pomicanja temperature DMA može se testirati pojava faznih prijelaza poput staklenog prijelaza. U usporedbi s DSC -om, DMA ima veću osjetljivost i prikladnija je za analizu materijala koji simuliraju stvarnu upotrebu.

3.2.4.2 Metoda ispitivanja

Odaberite čiste, ujednačene, ravne i neoštećene uzorke i izrežite ih na pravokutne trake od 10 mm × 20 mm. Uzorci su testirani u zateznom načinu rada pomoću Pydris Diamond dinamičkog termomehaničkog analizatora iz PerkinElmera, SAD. Temperaturni raspon ispitivanja bio je 25~150 °C, brzina zagrijavanja 2 °C/min, frekvencija 1 Hz, a ispitivanje je ponovljeno dva puta za svaki uzorak. Tijekom eksperimenta zabilježeni su modul pohrane (E') i modul gubitka (E”) uzorka, a također se može izračunati omjer modula gubitka i modula pohrane, odnosno tangentni kut tan δ.

3.2.5 Toplinska stabilnost HPMC/HPS jestivih kompozitnih filmova

3.2.5.1 Princip termogravimetrijske analize

Toplinski gravimetrijski analizator (TGA) može izmjeriti promjenu mase uzorka s temperaturom ili vremenom pri programiranoj temperaturi i može se koristiti za proučavanje mogućeg isparavanja, taljenja, sublimacije, dehidracije, raspadanja i oksidacije tvari tijekom procesa grijanja . i druge fizičke i kemijske pojave. Krivulja odnosa između mase materije i temperature (ili vremena) dobivena neposredno nakon ispitivanja uzorka naziva se termogravimetrijska (TGA krivulja). Gubitak kilograma i druge informacije. Derivat termogravimetrijska krivulja (DTG krivulja) može se dobiti nakon izvedbe krivulje prvog reda TGA, što odražava promjenu brzine gubitka težine ispitivanog uzorka s temperaturom ili vremenom, a vršna točka je maksimalna točka konstantne stopa.

3.2.5.2 Metoda ispitivanja

Odaberite jestivi film s ujednačenom debljinom, izrežite ga u krug s istim promjerom kao i termogravimetrijski testni disk, a zatim ga stavite ravno na testni disk i testirajte ga u atmosferi dušika sa brzinom protoka od 20 ml/min . Raspon temperature bio je 30–700 ° C, brzina zagrijavanja bila je 10 ° C/min, a svaki je uzorak testiran dva puta.

3.2.6.1 Načelo analize zatezne imovine

3.2.6 Vlačna svojstva HPMC/HPS jestivih kompozitnih filmova

Ispitivač mehaničkih svojstava može primijeniti statičko zatezanje opterećenja na splin duž uzdužne osi pod određenom temperaturom, vlažnom i brzinom dok se spline ne razbije. Tijekom ispitivanja, opterećenje primijenjeno na spline i njegovu količinu deformacije zabilježeno je ispitivačem mehaničkih svojstava, a krivulja napona i naprezanja tijekom zatezne deformacije spline je izvučena. Iz krivulje naprezanja, vlačna čvrstoća (ζt), izduživanje na prekidu (εb) i elastični modul (E) može se izračunati kako bi se procijenila svojstva zatezanja filma.

Odnos materijala i naprezanja općenito se može podijeliti u dva dijela: regija elastične deformacije i područje plastične deformacije. U zoni elastične deformacije, naprezanje i deformacija materijala imaju linearni odnos, a deformacija se u ovom trenutku može potpuno povratiti, što je u skladu s Cookovim zakonom; u zoni plastične deformacije, naprezanje i deformacija materijala više nisu linearni, a deformacija koja se događa u ovom trenutku je nepovratna, na kraju se materijal lomi.

Formula za izračun vlačne čvrstoće:

Gdje je: vlačna čvrstoća, MPa;

p je najveće opterećenje ili prekidno opterećenje, N;

B je širina uzorka, mm;

D je debljina uzorka, mm.

Gdje je: εb prekidno istezanje, %;

L je udaljenost između linija označavanja kada se uzorak razbije, mm;

L0 je izvorna duljina mjerača uzorka, mm.

Formula za izračun modula elastičnosti:

ζ je stres, MPA;

ε je soj.

3.2.6.2 Metoda ispitivanja

Odaberite čiste, ujednačene, ravne i neoštećene uzorke, pogledajte Nacionalni standard GB13022-91 i izrežite ih na spline u obliku bučica s ukupnom duljinom od 120 mm, početnu udaljenost između učvršćenja od 86 mm, udaljenost između oznaka od 40 mm i Širina od 10 mm. Spline su postavljene na 75% i 57% (u atmosferi zasićene otopine natrijevog klorida i natrijevog bromida) vlage i uravnotežene više od 3 dana prije mjerenja. U ovom se eksperimentu ASTM D638, 5566 mehanički tester imovine Instruon Corporation iz Sjedinjenih Država i njegova pneumatska stezaljka 2712-003 koriste za testiranje. Vučna brzina bila je 10 mm/min, a uzorak je ponovljen 7 puta, a izračunata je prosječna vrijednost.

3.2.7 Propusnost kisika HPMC/HPS jestivog kompozitnog filma

3.2.7.1 Načelo analize propusnosti kisika

Nakon što se instalira uzorak ispitivanja, testna šupljina je podijeljena na dva dijela, A i B; Protok kisika visoke čistoće s određenom brzinom protoka prenosi se u šupljinu A, a protok dušika s određenom brzinom protoka prenosi se u B šupljinu; Tijekom postupka ispitivanja, šupljina A kisik prožima kroz uzorak u B šupljinu, a kisik se infiltrira u šupljinu B prenosi protokom dušika i ostavlja B šupljinu da dosegne senzor kisika. Senzor kisika mjeri sadržaj kisika u protoku dušika i iznosi odgovarajući električni signal, izračunavajući na taj način uzorak kisika. prijenos.

3.2.7.2 Metoda ispitivanja

Odaberite neoštećene jestive kompozitne filmove, izrežite ih na uzorke u obliku dijamanta veličine 10,16 x 10,16 cm, premažite rubne površine stezaljki vakuumskom mašću i pričvrstite uzorke na ispitni blok. Ispitan prema ASTM D-3985, svaki uzorak ima ispitno područje od 50 cm2.

3.3 Rezultati i rasprava

3.3.1 Analiza mikrostrukture jestivih kompozitnih filmova

Interakcija između komponenti tekućine koja stvara film i uvjeta sušenja određuju konačnu strukturu filma i ozbiljno utječu na različita fizikalna i kemijska svojstva filma [330, 331]. Inherentna svojstva gela i omjer spoja svake komponente mogu utjecati na morfologiju spoja, što dodatno utječe na strukturu površine i konačna svojstva membrane [301, 332]. Therefore, microstructural analysis of the films can provide relevant information on the molecular rearrangement of each component, which in turn can help us better understand the barrier properties, mechanical properties, and optical properties of the films.

Površinsko skeniranje elektronskih mikroskopa mikrografije HPS/HPMC jestivih filmova s ​​različitim omjerima prikazane su na slici 3-1. Kao što se može vidjeti na slici 3-1, neki su uzorci pokazali mikro-pukotine na površini, što može biti uzrokovano smanjenjem vlage u uzorku tijekom ispitivanja ili napadom elektronske zrake u šupljini mikroskopa [122 , 139]. Na slici, čista HPS membrana i čisti HPMC. Membrane su pokazale relativno glatke mikroskopske površine, a mikrostruktura čistih HPS membrana bila je homogenija i glađa od čistih HPMC membrana, što može biti uglavnom posljedica škrobnih makromolekula (molekule amiloze i amilopektinskog molekula) tijekom procesa hlađenja. u vodenoj otopini. Mnoga su istraživanja pokazala da je sustav amiloze-amilopektin u procesu hlađenja

Može postojati konkurentski mehanizam između stvaranja gela i odvajanja faze. Ako je brzina odvajanja faze niža od brzine stvaranja gela, odvajanje faza neće se dogoditi u sustavu, u protivnom će se odvajanje faza dogoditi u sustavu [333, 334]. Nadalje, kada sadržaj amiloze prelazi 25%, želatinizacija amiloze i kontinuirana struktura mreže amiloze može značajno inhibirati pojavu odvajanja faze [334]. Sadržaj amiloze u HPS -u koji se koristi u ovom radu je 80%, mnogo veći od 25%, što bolje ilustrira fenomen da su čiste HPS membrane homogene i glatke od čistih HPMC membrana.

Može se vidjeti iz usporedbe figura da su površine svih kompozitnih filmova relativno grube, a neke nepravilne izbočine su raspršene, što ukazuje na to da postoji određeni stupanj nepomirljivosti između HPMC -a i HPS -a. Nadalje, kompozitne membrane s visokim sadržajem HPMC -a pokazale su homogeniju strukturu od onih s visokim sadržajem HPS -a. Kondenzacija na bazi HPS-a na 37 ° C temperaturi formiranja filma

Na temelju svojstava gela, HPS je predstavio stanje viskoznog gela; Iako se temelji na svojstvima toplinskog gela HPMC-a, HPMC je predstavio stanje otopine poput vode. U kompozitnoj membrani s visokim sadržajem HPS-a (7: 3 HPS/HPMC), viskozni HPS je kontinuirana faza, a HPMC sličan vode se raspršuje u kontinuiranoj fazi HPS-a visoke viskoznosti kao raspršena faza, što nije u cijeni na ujednačenu raspodjelu raspršene faze; In the composite film with high HPMC content (3:7 HPS/HPMC), the low-viscosity HPMC transforms into the continuous phase, and the viscous HPS is dispersed in the low-viscosity HPMC phase as the dispersed phase, which is conducive to stvaranje homogene faze. složeni sustav.

Na slici se može vidjeti da iako svi kompozitni filmovi pokazuju grube i nehomogene površinske strukture, ne nađe se očito fazno sučelje, što ukazuje da HPMC i HPS imaju dobru kompatibilnost. Kompozitni filmovi HPMC/škroba bez plastifikatora kao što je PEG pokazali su očito razdvajanje faza [301], što ukazuje da i hidroksipropilna modifikacija škroba i plastifikatori PEG mogu poboljšati kompatibilnost kompozitnog sustava.

3.3.2 Analiza optičkih svojstava jestivih kompozitnih filmova

The light transmission properties of the edible composite films of HPMC/HPS with different ratios were tested by UV-vis spectrophotometer, and the UV spectra are shown in Figure 3-2. Što je veća vrijednost propusnosti svjetlosti, film je ujednačeniji i transparentniji; Suprotno tome, što je manja vrijednost propusnosti svjetlosti, film je neravniji i neprozirniji. It can be seen from Figure 3-2(a) that all the composite films show a similar trend with the increase of the scanning wavelength in the full wavelength scanning range, and the light transmittance increases gradually with the increase of the wavelength. Na 350 nm, krivulje imaju tendenciju platoa.

Odaberite propusnost na valnoj duljini od 500 nm za usporedbu, kao što je prikazano na slici 3-2(b), propusnost čistog HPS filma niža je od one čistog HPMC filma, a s povećanjem sadržaja HPMC, propusnost se prvo smanjuje, a zatim se povećala nakon postizanja minimalne vrijednosti. Kada se sadržaj HPMC povećao na 70%, propusnost svjetlosti kompozitnog filma bila je veća od one čistog HPS-a. Dobro je poznato da će homogeni sustav pokazati bolju propusnost svjetla, a njegova vrijednost propusnosti izmjerena UV-om općenito je veća; nehomogeni materijali općenito su neprozirniji i imaju niže vrijednosti UV propusnosti. Vrijednosti propusnosti kompozitnih filmova (7:3, 5:5) bile su niže od onih čistih HPS i HPMC filmova, što ukazuje da postoji određeni stupanj razdvajanja faza između dviju komponenti HPS i HPMC.

Sl. 3-2 UV spektri na svim valnim duljinama (a) i na 500 nm (b), za HPS/HPMC miješane filmove. The bar represents mean ±standard deviations. AC: Različita slova se značajno razlikuju s različitim omjerom mješavine (p <0,05), primijenjenim u punoj disertaciji

3.3.3 Dinamička termomehanička analiza jestivih kompozitnih filmova

Slika 3-3 prikazuje dinamička termomehanička svojstva jestivih filmova HPMC/HPS s različitim formulacijama. Na slici 3-3(a) može se vidjeti da modul pohrane (E') opada s povećanjem sadržaja HPMC. In addition, the storage modulus of all samples decreased gradually with increasing temperature, except that the storage modulus of pure HPS (10:0) film increased slightly after the temperature was increased to 70 °C. At high temperature, for the composite film with high HPMC content, the storage modulus of the composite film has an obvious downward trend with the increase of temperature; dok za uzorak s visokim udjelom HPS-a modul pohrane samo neznatno opada s porastom temperature.

Sl. 3-3 Modul za pohranu (E ′) (A) i Tangenta gubitka (tan Δ) (b) HPS/HPMC Filnd Films

Na slici 3-3(b) može se vidjeti da svi uzorci s HPMC sadržajem većim od 30% (5:5, 3:7, 0:10) pokazuju vrhunac staklastog prijelaza, a s povećanjem HPMC sadržaja, Prelaz stakla Temperatura prijelaza pomaknula se na visoku temperaturu, što ukazuje da se fleksibilnost polimernog lanca HPMC smanjila. S druge strane, čista HPS membrana pokazuje veliki vrh omotnice oko 67 ° C, dok kompozitna membrana sa 70% HPS sadržajem nema očigledan prijelaz stakla. To može biti zato što postoji određeni stupanj interakcije između HPMC -a i HPS -a, što ograničava kretanje molekularnih segmenata HPMC -a i HPS -a.

3.3.4 Analiza toplinske stabilnosti jestivih kompozitnih filmova

Sl. 3-4 TGA krivulje (a) i njihove krivulje derivata (DTG) (b) HPS/HPMC Filnd Films

Toplinska stabilnost jestivog kompozitnog filma HPMC/HPS ispitana je termogravimetrijskim analizatorom. Slika 3-4 prikazuje termogravimetrijsku krivulju (TGA) i njezinu krivulju brzine gubitka težine (DTG) kompozitnog filma. From the TGA curve in Figure 3-4(a), it can be seen that the composite membrane samples with different ratios show two obvious thermogravimetric change stages with the increase of temperature. The volatilization of the water adsorbed by the polysaccharide macromolecule results in a small phase of weight loss at 30–180 °C before the actual thermal degradation occurs. Nakon toga dolazi do veće faze gubitka težine na 300~450 °C, ovdje faze toplinske razgradnje HPMC i HPS.

Iz DTG krivulja na slici 3-4 (b), vidi se da su vršne temperature toplinske razgradnje čistih HPS-a i čistog HPMC-a 338 ° C i 400 ° C, a vršna temperatura toplinske razgradnje čistog HPMC-a je Viši od HPS -a, što ukazuje da je HPMC bolja toplinska stabilnost od HPS -a. Kada je sadržaj HPMC bio 30% (7: 3), jedan se vrh pojavio na 347 ° C, što odgovara karakterističnom vrhu HPS -a, ali temperatura je bila veća od vrha toplinske razgradnje HPS -a; Kad je sadržaj HPMC bio 70% (3: 7), samo se karakteristični vrh HPMC pojavio na 400 ° C; Kada je sadržaj HPMC bio 50%, na DTG krivulji, 345 ° C i 396 ° C pojavila su se dva vrha toplinske razgradnje. Vrhovi odgovaraju karakterističnim vrhovima HPS -a i HPMC -a, ali vrh toplinske razgradnje koji odgovara HPS -u je manji, a oba vrha imaju određeni pomak. Može se vidjeti da većina kompozitnih membrana pokazuje samo karakteristični jednostruki vrh koji odgovara određenoj komponenti, a one se pomaknu u usporedbi s čistom komponentnom membranom, što ukazuje da postoji određena razlika između komponenti HPMC i HPS. stupanj kompatibilnosti. The thermal degradation peak temperature of the composite membrane was higher than that of pure HPS, indicating that HPMC could improve the thermal stability of HPS membrane to a certain extent.

3.3.5 Analiza mehaničkih svojstava jestivog kompozitnog filma

The tensile properties of HPMC/HPS composite films with different ratios were measured by mechanical property analyzer at 25 °C, relative humidity of 57% and 75%. Figure 3-5 shows the elastic modulus (a), elongation at break (b) and tensile strength (c) of HPMC/HPS composite films with different ratios under different relative humidity. It can be seen from the figure that when the relative humidity is 57%, the elastic modulus and tensile strength of pure HPS film are the largest, and the pure HPMC is the smallest. S povećanjem HPS sadržaja, elastični modul i vlačna čvrstoća kompozitnih filmova kontinuirano su se povećavali. The elongation at break of pure HPMC membrane is much larger than that of pure HPS membrane, and both are greater than that of composite membrane.

Kad je relativna vlaga bila veća (75%) u usporedbi s 57% relativnom vlagom, elastični modul i vlačna čvrstoća svih uzoraka smanjili su se, dok je izduživanje pri prekidu značajno povećalo. To je uglavnom zato što voda, kao generalizirani plastifikator, može razrijediti HPMC i HPS matricu, smanjiti silu između polimernih lanaca i poboljšati pokretljivost polimernih segmenata. At high relative humidity, the elastic modulus and tensile strength of pure HPMC films were higher than those of pure HPS films, but the elongation at break was lower, a result that was completely different from the results at low humidity. It is worth noting that the variation of the mechanical properties of the composite films with component ratios at a high humidity of 75% is completely opposite to that at a low humidity compared to the case at a relative humidity of 57%. Under high humidity, the moisture content of the film increases, and water not only has a certain plasticizing effect on the polymer matrix, but also promotes the recrystallization of starch. U usporedbi s HPMC -om, HPS ima jaču tendenciju rekristalizirati, tako da je učinak relativne vlage na HPS mnogo veći od utjecaja HPMC -a.

Sl. 3-5 Vučna svojstva HPS/HPMC filmova s ​​različitim omjerima HPS/HPMC u ravnoteži u različitim uvjetima relativne poniznosti (RH). *: Različiti broj slova značajno se razlikuju s različitim RH, primijenjenim u punoj disertaciji

3.3.6 Analiza propusnosti kisika jestivih kompozitnih filmova

Edible composite film is used as food packaging material to extend the shelf life of food, and its oxygen barrier performance is one of the important indicators. Therefore, the oxygen transmission rates of edible films with different ratios of HPMC/HPS were measured at a temperature of 23 °C, and the results are shown in Figure 3-6. Iz slike se može vidjeti da je propusnost kisika čiste HPS membrane značajno niža od one čiste HPMC membrane, što ukazuje da HPS membrana ima bolja svojstva barijere kisika od HPMC membrane. Due to the low viscosity and the existence of amorphous regions, HPMC is easy to form a relatively loose low-density network structure in the film; U usporedbi s HPS -om, ima veću tendenciju rekristalizirati i lako je formirati gustu strukturu u filmu. Mnoga su istraživanja pokazala da filmovi škroba imaju dobra svojstva barijere kisika u usporedbi s drugim polimerima [139, 301, 335, 336].

Sl. 3-6 Propusnost kisika HPS/HPMC Filnd Films

Dodavanje HPS -a može značajno smanjiti propusnost kisika HPMC membrana, a propusnost kisika kompozitnih membrana naglo se smanjuje s povećanjem sadržaja HPS -a. Dodavanje HPS-a koji se može pojaviti na kisiku može povećati tortuoznost kisikovog kanala u kompozitnoj membrani, što zauzvrat dovodi do smanjenja brzine propusnosti kisika i na kraju niže propusnosti kisika. Slični rezultati zabilježeni su za ostale matične škroba [139,301].

U ovom su poglavlju korištenjem HPMC i HPS -a kao glavne sirovine, te dodavanje polietilen glikola kao plastifikatora, jestivi kompozitni filmovi HPMC/HPS -a s različitim omjerima pripremljeni su metodom lijevanja. Utjecaj inherentnih svojstava komponenti i omjera sastavljanja na mikroskopsku morfologiju kompozitne membrane proučavan je skeniranjem elektronske mikroskopije; Mehanička svojstva kompozitne membrane proučavala su ispitivač mehaničkih propusta. Utjecaj inherentnih svojstava komponenti i omjera složenja na svojstva barijere kisika i propusnost svjetlosti kompozitnog filma proučavani su ispitivačem propusnosti kisika i spektrofotometrom UV-Vis. Skenirajuća elektronska mikroskopija, termogravimetrijska analiza i dinamička toplinska analiza. Mehanička analiza i druge analitičke metode korištene su za proučavanje kompatibilnosti i faznog odvajanja sustava hladnog gel spoja. Glavni nalazi su sljedeći:

1. U usporedbi s čistim HPMC -om, čisti HPS lakše je formirati homogenu i glatku mikroskopsku površinsku morfologiju. This is mainly due to the better molecular rearrangement of starch macromolecules (amylose molecules and amylopectin molecules) in the starch aqueous solution during the cooling process.
2. Spojevi s visokim HPMC sadržajem imaju veću vjerojatnost da će tvoriti homogene membrane. To se uglavnom temelji na svojstvima gela HPMC -a i HPS -a. Na temperaturi formiranja filma, HPMC i HPS pokazuju stanje otopine niske viskoznosti i stanje gela visoke viskoznosti. Raspršena faza visoke viskoznosti raspršena je u kontinuiranoj fazi niske viskoznosti. , lakše je formirati homogeni sustav.
3. Relative humidity has a significant effect on the mechanical properties of HPMC/HPS composite films, and the degree of its effect increases with the increase of HPS content. Pri nižoj relativnoj vlažnosti, i elastični modul i zatezna čvrstoća kompozitnih filmova povećavali su se s povećanjem sadržaja HPS -a, a produženje na prekidu kompozitnih filmova bilo je značajno niže od onog u čistim komponentnim filmovima. S porastom relativne vlage, elastični modul i vlačna čvrstoća kompozitnog filma smanjili su se, a produženje pri prekidu značajno se povećalo, a odnos između mehaničkih svojstava kompozitnog filma i omjera sastavljanja pokazao je potpuno suprotni obrazac promjene pod različitim relativna vlaga. Mehanička svojstva kompozitnih membrana s različitim omjerima sastavljanja pokazuju sjecište u različitim uvjetima relativne vlage, što pruža mogućnost optimizacije performansi proizvoda u skladu s različitim zahtjevima aplikacije.
4. Dodatak HPS -a značajno je poboljšao svojstva barijere kisika kompozitne membrane. Propusnost kisika kompozitne membrane naglo se smanjila s povećanjem sadržaja HPS -a.
5. U HPMC/HPS sustavu hladnih i vrućih gel spojeva, postoji određena kompatibilnost između dvije komponente. Na SEM slikama svih kompozitnih filmova nije pronađeno očito dvofazno sučelje, većina kompozitnih filmova imala je samo jednu točku staklenog prijelaza u rezultatima DMA, a samo se jedan vrh toplinske degradacije pojavio u DTG krivuljama većine kompozita. Filmovi. To pokazuje da postoji određena deskriptivnost između HPMC i HPS.

Gornji eksperimentalni rezultati pokazuju da mješavina HPS-a i HPMC-a ne samo da može smanjiti troškove proizvodnje HPMC jestivog filma, već i poboljšati njegovu izvedbu. Mehanička svojstva, svojstva barijere za kisik i optička svojstva jestivog kompozitnog filma mogu se postići podešavanjem omjera smjese dviju komponenti i relativne vlažnosti vanjskog okoliša.

Poglavlje 4 Odnos između mikromorfologije i mehaničkih svojstava složenog sustava HPMC/HPS

U usporedbi s višom entropijom miješanja tijekom miješanja metalne legure, entropija za miješanje tijekom polimernog sastavljanja obično je vrlo mala, a toplina sastojanja tijekom sastavljanja obično je pozitivna, što rezultira procesima sastavljanja polimera. Gibbsova promjena slobodne energije u je pozitivna (���>), dakle, polimerne formulacije imaju tendenciju da formiraju dvofazne sustave odvojene fazom, a potpuno kompatibilne polimerne formulacije su vrlo rijetke [242].

Sustavi koji se mijenjaju obično mogu postići molekularno miješanje u termodinamici i formirati homogene spojeve, tako da je većina polimernih spojnih sustava nepomirljiva. Međutim, mnogi polimerni spojni sustavi mogu doći do kompatibilnog stanja pod određenim uvjetima i postati složeni sustavi s određenom kompatibilnošću [257].

Makroskopska svojstva kao što su mehanička svojstva polimernih kompozitnih sustava u velikoj mjeri ovise o interakciji i faznoj morfologiji njihovih komponenti, posebno o kompatibilnosti između komponenti i sastavu kontinuirane i disperzne faze [301]. Stoga je od velike važnosti proučavanje mikroskopske morfologije i makroskopskih svojstava kompozitnog sustava te utvrđivanje njihovog odnosa, što je od velike važnosti za kontrolu svojstava kompozitnih materijala kontrolom fazne strukture i kompatibilnosti kompozitnog sustava.

U procesu proučavanja morfologije i faznog dijagrama složenog sustava vrlo je važno odabrati odgovarajuća sredstva za razlikovanje različitih komponenti. Međutim, razlika između HPMC -a i HPS -a je prilično teška, jer oboje imaju dobru prozirnost i sličan indeks loma, tako da je teško razlikovati dvije komponente optičkom mikroskopijom; in addition, because both are organic carbon-based material, so the two have similar energy absorption, so it is also difficult for scanning electron microscopy to accurately distinguish the pair of components. Infracrvena spektroskopija Fourierove transformacije može odražavati promjene u morfologiji i faznom dijagramu složenog sustava protein-škroba prema omjeru površine polisaharidnog opsega na 1180-953 cm-1 i amidnom opsegu na 1750-1483 cm-1 [52, 337], ali ova je tehnika vrlo složena i obično zahtijeva sinhrotronsko zračenje Fourier Transforrirane infracrvene tehnike za stvaranje dovoljnog kontrasta za HPMC/HPS hibridne sustave. Postoje i tehnike za postizanje ovog odvajanja komponenti, poput prijenosne elektronske mikroskopije i malog kutnog rendgenskih raspršivanja, ali ove su tehnike obično složene [338]. U ovom se predmetu koristi jednostavna metoda analize optičkog mikroskopa joda, a princip da krajnja skupina spiralne strukture amiloze može reagirati s jodom kako bi formirala komplekse za uključivanje, koristi se za bojenje složenog sustava HPMC/HPS jodom, pa da su HPS komponente razlikovale od HPMC komponenti po njihovim različitim bojama pod svjetlosnim mikroskopom. Stoga je metoda analize optičkog mikroskopa za bojenje joda jednostavna i učinkovita metoda istraživanja za morfologiju i fazni dijagram složenih sustava temeljenih na škrobnim škrobom.

U ovom poglavlju proučavana je mikroskopska morfologija, raspodjela faza, fazni prijelaz i druge mikrostrukture HPMC/HPS sustava spojeva pomoću optičke mikroskopske analize za bojenje jodom; i mehanička svojstva i druga makroskopska svojstva; a kroz korelacijsku analizu mikroskopske morfologije i makroskopskih svojstava različitih koncentracija otopina i omjera spojeva, uspostavljen je odnos između mikrostrukture i makroskopskih svojstava HPMC/HPS sustava spojeva, kako bi se kontrolirao HPMC/HPS. Dati osnove za svojstva kompozitnih materijala.

4.1 Materijali i oprema

4.1.1 Glavni eksperimentalni materijali

4.2 Eksperimentalna metoda

4.2.1 Priprema složene otopine HPMC/HPS

Pripremite HPMC otopinu i HPS otopinu pri 3%, 5%, 7% i 9% koncentracije, vidi 2.2.1 za metodu pripreme. Mix Mix HPMC otopinu i HPS rješenje prema 100: 0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 različitih omjera pomiješano je brzinom od 250 RMP/min na 21 ° C tokom 30 minuta, a dobiveno je miješane otopine s različitim koncentracijama i različitim omjerima.

4.2.2 Priprema HPMC/HPS kompozitne membrane

Vidi 3.2.1.

4.2.3 Priprema HPMC/HPS kompozitnih kapsula

Pogledajte otopinu pripremljenu metodom u 2.2.1, upotrijebite kalup od nehrđajućeg čelika za uranjanje i osušite ga na 37 °C. Izvadite osušene kapsule, odrežite višak i spojite ih u par.

4.2.4 HPMC/HPS kompozitni film Optički mikroskop

4.2.4.1 Principi analize optičke mikroskopije

The optical microscope uses the optical principle of magnifying imaging by a convex lens, and uses two converging lenses to expand the opening angle of the nearby tiny substances to the eyes, and enlarge the size of the tiny substances that cannot be discerned by the human eye Sve dok ljudsko oko ne može razabrati veličina tvari.

4.2.4.2 Metoda ispitivanja

Otopine HPMC/HPS spojeva različitih koncentracija i omjera spoja izvađene su na 21 °C, nakapane na stakalce, izlivene u tanki sloj i osušene na istoj temperaturi. Filmovi su obojeni 1% otopinom joda (1 g joda i 10 g kalijevog jodida stavljeni su u odmjernu tikvicu od 100 mL i otopljeni u etanolu), stavljeni u polje svjetlosnog mikroskopa za promatranje i fotografirani.

4.2.5 Svjetlosna propusnost HPMC/HPS kompozitnog filma

4.2.5.1 Načelo analize spektrofotometrije UV-Vis

Isto kao 3.2.3.1.

4.2.5.1 Metoda ispitivanja

Vidi 3.2.3.2.

4.2.6 Vremenska svojstva kompozitnih filmova HPMC/HPS

4.2.6.1 Načelo analize zatezne imovine

Isto kao 3.2.3.1.

4.2.6.1 Metoda ispitivanja

Uzorci su testirani nakon uravnoteženja na 73% vlage 48 h. Vidi 3.2.3.2 za metodu ispitivanja.

4.3 Rezultati i rasprava

4.3.1 Promatranje transparentnosti proizvoda

Na slici 4-1 prikazane su jestive filmove i kapsule pripremljene složenim HPMC-om i HPS-om u omjeru sastavljanja 70:30. Kao što se može vidjeti na slici, proizvodi imaju dobru prozirnost, što ukazuje da HPMC i HPS imaju slične indekse loma, a homogeni spoj može se dobiti nakon što su se dva.

4.3.2 Optički mikroskop Slike HPMC/HPS kompleksa prije i nakon bojenja

Na slici 4-2 prikazana je tipična morfologija prije i nakon bojenja HPMC/HPS kompleksa s različitim omjerima sastavljanja opaženim pod optičkim mikroskopom. Kao što se može vidjeti na slici, teško je razlikovati fazu HPMC i fazu HPS -a na nestajanoj figuri; Obojeni čisti HPMC i čisti HP -ovi pokazuju svoje jedinstvene boje, što je zato što reakcija HPS -a i joda kroz jod bojenje njegove boje postaje tamnija. Stoga se dvije faze u sustavu spoja HPMC/HPS jednostavno i jasno razlikuju, što dodatno dokazuje da HPMC i HPS nisu pomiješani i ne mogu formirati homogeni spoj. Kao što se može vidjeti na slici, kako se povećava sadržaj HPS-a, područje tamnog područja (HPS faza) na slici se povećava kako se očekivalo, što potvrđuje da se u ovom procesu pojavljuje dvofazno preuređenje. Kad je sadržaj HPMC veći od 40%, HPMC predstavlja stanje kontinuirane faze, a HPS se dispergira u kontinuiranoj fazi HPMC -a kao raspršene faze. Suprotno tome, kada je sadržaj HPMC -a niži od 40%, HPS predstavlja stanje kontinuirane faze, a HPMC se raspršuje u kontinuiranoj fazi HPS -a kao raspršenu fazu. Stoga, u otopini 5% HPMC/HPS, s povećanjem sadržaja HPS -a, suprotno se dogodilo kada je omjer spoja bio HPMC/HPS 40:60. Kontinuirana faza se mijenja od početne faze HPMC u kasniju fazu HPS -a. Promatrajući fazni oblik, može se vidjeti da je faza HPMC u HPS matrici sferna nakon disperzije, dok je raspršeni oblik faze HPS u HPMC matrici nepravilniji.

Nadalje, izračunavanjem omjera površine površine svijetlo obojenih boja (HPMC) prema području tamne boje (HPS) u kompleksu HPMC/HPS nakon bojenja (bez uzimanja u obzir situacije mezofaze), utvrđeno je da je područje HPMC (svijetla boja)/HPS (tamna boja) Na slici omjer je uvijek veći od stvarnog omjera spoja HPMC/HPS. Na primjer, u dijagramu bojenja HPMC/HPS spoja s omjerom spoja od 50:50, površina HPS -a u području interfaze se ne izračunava, a omjer svjetlosnog/tamnog područja je 71/29. Ovaj rezultat potvrđuje postojanje velikog broja mezofaza u kompozitnom sustavu HPMC/HPS.

Dobro je poznato da su potpuno kompatibilni sustavi miješanja polimera prilično rijetki jer je tijekom procesa miješanja polimera toplina miješanja obično pozitivna, a entropija miješanja obično se malo mijenja, što rezultira promjenom slobodne energije tijekom miješanja na pozitivnu vrijednost. Međutim, u sustavu spoja HPMC/HPS, HPMC i HPS još uvijek obećava da će pokazati veći stupanj kompatibilnosti, jer su HPMC i HPS i hidrofilni polisaharidi, imaju istu strukturnu jedinicu - glukozu i prolazite je ista funkcionalna skupina modificirana s hidroksipropil. Fenomen više mezofaza u sustavu spoja HPMC/HPS također pokazuje da HPMC i HPS u spoju imaju određeni stupanj kompatibilnosti, a sličan fenomen javlja se u sustavu mješavine škroba-polivininilnog alkohola s dodatkom plastifikatora. također se pojavio [339].

4.3.3 Odnos mikroskopske morfologije i makroskopskih svojstava složenog sustava

Odnos između morfologije, fenomena odvajanja faze, transparentnosti i mehaničkih svojstava kompozitnog sustava HPMC/HPS detaljno je proučavan. Slika 4-3 prikazuje učinak HPS sadržaja na makroskopska svojstva kao što su prozirnost i zatezni modul sustava HPMC/HPS spoja. Iz slike se može vidjeti da je prozirnost čistog HPMC veća od čistog HPS -a, uglavnom zato što rekristalizacija škroba smanjuje prozirnost HPS -a, a modifikacija hidroksipropila u škrob HPS [340, 341]. Na slici se može naći da će propusnost složenog sustava HPMC/HPS imati minimalnu vrijednost s razlikom sadržaja HPS -a. Propusnost složenog sustava, u rasponu sadržaja HPS -a ispod 70%, raste sit se smanjuje s povećanjem sadržaja HPS -a; Kad sadržaj HPS -a prelazi 70%, povećava se s povećanjem HPS sadržaja. Ovaj fenomen znači da je sloj HPMC/HPS spoj nepomičan, jer fenomen odvajanja faze sustava dovodi do smanjenja propusnosti svjetlosti. Suprotno tome, Youngov modul složenog sustava također se pojavio minimalna točka s različitim proporcijama, a Youngov modul nastavio se smanjivati ​​s povećanjem sadržaja HPS -a i dostigao najnižu točku kada je sadržaj HPS -a bio 60%. Modul se nastavio povećavati, a modul se malo povećao. Youngov modul spoja HPMC/HPS -a pokazao je minimalnu vrijednost, što je također ukazivalo da je sustav složenog sustava nepomičan. Najniža točka lagane propusnosti HPMC/HPS spojnog sustava u skladu je s faznom prijelaznom točkom kontinuirane faze HPMC u dispergiranu fazu i najnižom točkom Youngove vrijednosti modula na slici 4-2.

4.3.4 Učinak koncentracije otopine na mikroskopsku morfologiju složenog sustava

Slika 4-4 prikazuje učinak koncentracije otopine na morfologiju i fazni prijelaz HPMC/HPS spojnog sustava. Kao što se može vidjeti na slici, niska koncentracija 3% HPMC/HPS sustava spoja, u omjeru spoja HPMC/HPS je 40:60, može se uočiti pojava ko-kontinuirane strukture; dok se u visokoj koncentraciji od 7% otopine ova ko-kontinuirana struktura vidi na slici s omjerom spoja od 50:50. Ovaj rezultat pokazuje da točka faznog prijelaza sustava spojeva HPMC/HPS ima određenu ovisnost o koncentraciji, a omjer faznog prijelaza spoja HPMC/HPS raste s povećanjem koncentracije otopine spoja, a HPS ima tendenciju formiranja kontinuirane faze . . Dodatno, HPS domene raspršene u HPMC kontinuiranoj fazi pokazale su slične oblike i morfologiju s promjenom koncentracije; dok su HPMC dispergirane faze dispergirane u HPS kontinuiranoj fazi pokazale različite oblike i morfologiju pri različitim koncentracijama. a s povećanjem koncentracije otopine disperzijsko područje HPMC-a postajalo je sve nepravilnije. Glavni razlog za ovu pojavu je taj što je viskoznost HPS otopine puno veća od one HPMC otopine na sobnoj temperaturi, a tendencija HPMC faze da formira urednu sferičnu državu je potisnuta zbog površinske napetosti.

4.3.5 Utjecaj koncentracije otopine na mehanička svojstva složenog sustava

U skladu s morfologijom na sl. 4-4, sl. 4-5 prikazuje vlačna svojstva kompozitnih filmova formiranih pod različitim koncentracijama otopina. Na slici se može vidjeti da Youngov modul i istezanje pri prekidu HPMC/HPS kompozitnog sustava imaju tendenciju smanjenja s povećanjem koncentracije otopine, što je u skladu s postupnim prelaskom HPMC iz kontinuirane faze u disperznu fazu na slici 4. -4. Mikroskopska morfologija je dosljedna. Budući da je Youngov modul HPMC homopolimera viši od HPS-a, predviđa se da će se Youngov modul HPMC/HPS kompozitnog sustava poboljšati kada je HPMC kontinuirana faza.

U ovom su poglavlju pripremljene otopine HPMC/HPS spojeva i jestivi kompozitni filmovi s različitim koncentracijama i omjerima spojeva, a mikroskopska morfologija i fazni prijelaz sustava HPMC/HPS spojeva promatrani su optičkim mikroskopom analize bojenja jodom kako bi se razlikovale škrobne faze. Propusnost svjetlosti i mehanička svojstva jestivog kompozitnog filma HPMC/HPS proučavani su UV-vis spektrofotometrom i ispitivačem mehaničkih svojstava, a proučavani su i učinci različitih koncentracija i omjera smjese na optička svojstva i mehanička svojstva sustava smjese. Odnos između mikrostrukture i makroskopskih svojstava složenog sustava HPMC/HPS uspostavljen je kombiniranjem mikrostrukture kompozitnog sustava, poput mikrostrukture, faznog prijelaza i odvajanja faze, te makroskopskih svojstava poput optičkih svojstava i mehaničkih svojstava. Glavni nalazi su sljedeći:

1. Metoda analize optičkim mikroskopom za razlikovanje faza škroba bojanjem jodom najjednostavnija je, izravna i najučinkovitija metoda za proučavanje morfologije i faznog prijelaza sustava spojeva na bazi škroba. S bojanjem jodom, škrobna faza izgleda sve tamnija i tamnija pod svjetlosnim mikroskopom, dok se HPMC ne boji i stoga izgleda svjetlije boje.
2. Spojni sustav HPMC/HPS nije pomiješan, a u sustavu spoja postoji fazna prijelazna točka, a ova fazna prijelazna točka ima određenu ovisnost o omjeru spoja i ovisnost o koncentraciji otopine.
3. Spojevi sustav HPMC/HPS ima dobru kompatibilnost, a veliki broj mezofaza prisutan je u sustavu spoja. U srednjoj fazi, kontinuirana faza se dispergira u raspršenoj fazi u stanju čestica.
4. Raspršena faza HPS -a u HPMC matrici pokazala je sličan sferni oblik u različitim koncentracijama; HPMC je pokazao nepravilnu morfologiju u HPS matrici, a nepravilnost morfologije povećavala se s povećanjem koncentracije.
5. Uspostavljen je odnos između mikrostrukture, faznog prijelaza, prozirnosti i mehaničkih svojstava kompozitnog sustava HPMC/HPS. a. Najniža točka transparentnosti spojnog sustava u skladu je s faznom prijelaznom točkom HPMC -a iz kontinuirane faze u raspršenu fazu i minimalnoj točki smanjenja zateznog modula. b. Youngov modul i izduživanje pri prekidu smanjuju se s povećanjem koncentracije otopine, što je uzročno povezano s morfološkom promjenom HPMC -a od kontinuirane faze do raspršene faze u sustavu spoja.

Ukratko, makroskopska svojstva kompozitnog sustava HPMC/HPS usko su povezana s njegovom mikroskopskom morfološkom strukturom, faznim prijelazom, odvajanjem faza i drugim pojavama, a svojstva kompozita mogu se regulirati kontrolom fazne strukture i kompatibilnosti kompozita sustav.

Poglavlje 5 Utjecaj HPS hidroksipropilnog stupnja supstitucije na reološka svojstva HPMC/HPS sustava spojeva

Poznato je da male promjene u kemijskoj strukturi škroba mogu dovesti do dramatičnih promjena u njegovim reološkim svojstvima. Stoga kemijska modifikacija nudi mogućnost poboljšanja i kontrole reoloških svojstava proizvoda na bazi škroba [342]. Zauzvrat, savladavanje utjecaja kemijske strukture škroba na njegova reološka svojstva može bolje razumjeti strukturna svojstva proizvoda na bazi škroba i pružiti osnovu za dizajn modificiranih škroba s poboljšanim funkcionalnim svojstvima škroba [235]. Hidroksipropilni škrob je profesionalni modificirani škrob koji se široko koristi u području hrane i medicine. Obično se priprema reakcijom eterifikacije nativnog škroba s propilen oksidom u alkalnim uvjetima. Hidroksipropil je hidrofilna skupina. Uvođenje ovih skupina u molekularni lanac škroba može slomiti ili oslabiti intramolekularne vodikove veze koje održavaju strukturu granule škroba. Stoga su fizikalno -kemijska svojstva hidroksipropil škroba povezana sa stupnjem supstitucije hidroksipropilnih skupina na njegovom molekularnom lancu [233, 235, 343, 344].

Mnoge su studije istraživale učinak stupnja supstitucije hidroksipropila na fizikalno -kemijska svojstva hidroksipropilnog škroba. Han i sur. studied the effects of hydroxypropyl waxy starch and hydroxypropyl cornstarch on the structure and retrogradation characteristics of Korean glutinous rice cakes. Studija je utvrdila da hidroksipropilacija može smanjiti temperaturu želatinizacije škroba i poboljšati kapacitet zadržavanja vode škroba. performanse i značajno inhibiraju starenje fenomena škroba u korejskim bezgluterskim rižinim kolačima [345]. Kaur i sur. proučavali su učinak hidroksipropilne supstitucije na fizikalno-kemijska svojstva različitih sorti krumpirovog škroba i otkrili da stupanj hidroksipropilne supstitucije krumpirovog škroba varira s različitim sortama, a njezin učinak na svojstva škroba s velikom veličinom čestica značajniji; Reakcija hidroksipropilacije uzrokuje mnoge fragmente i utore na površini granula škroba; Supstitucija hidroksipropila može značajno poboljšati svojstva oticanja, topljivost vode i topljivost škroba u dimetil sulfoksidu i poboljšati škrobnu prozirnost paste [346]. Lawal i sur. proučavao je učinak supstitucije hidroksipropila na svojstva škroba slatkog krumpira. Studija je pokazala da su nakon modifikacije hidroksipropila poboljšani slobodni oteklina kapaciteta i topljivost vode škroba; Inhibirani su rekristalizacija i retrogradanska matičnog škroba; Progestibilnost je poboljšana [347]. Schmitz i sur. Pripremio hidroksipropil tapioka škrob i otkrio je da ima veći kapacitet oteklina i viskoznost, nižu brzinu starenja i veću stabilnost smrzavanja i odmrzavanja [344].

However, there are few studies on the rheological properties of hydroxypropyl starch, and the effects of hydroxypropyl modification on the rheological properties and gel properties of starch-based compound systems have been rarely reported so far. Chun i sur. proučavao je reologiju niske koncentracije (5%) otopine škroba hidroksipropil riže. Rezultati su pokazali da učinak modifikacije hidroksipropila na ustaljenu i dinamičku viskoelastičnost otopine škroba bio je povezan sa stupnjem supstitucije, a mala količina supstitucije hidroksipropil propil može značajno promijeniti reološka svojstva otopina škroba; Koeficijent viskoznosti otopina škroba smanjuje se s povećanjem stupnja supstitucije, a temperaturna ovisnost njegovih reoloških svojstava povećava se s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila. Količina se smanjuje s povećanjem stupnja supstitucije [342]. Lee i sur. studied the effect of hydroxypropyl substitution on the physical properties and rheological properties of sweet potato starch, and the results showed that the swelling ability and water solubility of starch increased with the increase of the degree of hydroxypropyl substitution; Vrijednost entalpije smanjuje se s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila; Koeficijent viskoznosti, složena viskoznost, prinosi stres, složena viskoznost i dinamički modul otopine škroba sve se smanjuju s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, indeksom tekućine i faktorom gubitka koji se povećava sa stupnjem supstitucije hidroksipropila; Snaga gela ljepila škroba smanjuje se, stabilnost smrzavanja i odmrzavanja povećava se, a učinak sinereze opada [235].

U ovom poglavlju proučavan je učinak supstitucije HPS hidroksipropil na reološka svojstva i svojstva gela HPMC/HPS sustava hladnog i vrućeg gel spoja. Prijelazna situacija od velikog je značaja za dubinsko razumijevanje odnosa između stvaranja strukture i reoloških svojstava. Osim toga, mehanizam gelacije HPMC/HPS sustava za hlađenje obrnutog hlađenja preliminarno je raspravljano, kako bi se pružile neke teorijske smjernice za druge slične sustave gela za hlađenje obrnutog topline.

5.1 Materijali i oprema

5.1.1 Glavni eksperimentalni materijali

5.1.2 Glavni instrumenti i oprema

5.2 Eksperimentalna metoda

Pripremljene su 15% HPMC/HPS otopine spojeva s različitim omjerima spojeva (100/0, 50/50, 0/100) i HPS s različitim stupnjevima hidroksipropilne supstitucije (G80, A939, A1081). Metode pripreme A1081, A939, HPMC i njihova složena rješenja prikazane su u 2.2.1. G80 i njegove otopine spojeva s HPMC želatiniziraju se miješanjem pod uvjetima od 1500psi i 110°C u autoklavu, jer G80 nativni škrob sadrži visoku količinu amiloze (80%), a temperatura mu je želatinizacije viša od 100°C, što se ne može Dosegnuta originalnom metodom želatinizacije vode [348].

5.2.2 Reološka svojstva složenih otopina HPMC/HPS s različitim stupnjevima supstitucije HPS hidroksipropil

Isto kao 2.2.2.1

5.2.2.2 Metoda ispitivanja načina protoka

Korištena je paralelna stezaljka s pločama s promjerom od 60 mm, a razmak ploče je postavljen na 1 mm.

1. Postoji metoda ispitivanja protoka prije smicanja i trostupanjska tiksotropija. Isto kao 2.2.2.2.
2. Metoda ispitivanja protoka bez prednjeg i tiksotropnog prstena Thixotropy. Temperatura ispitivanja je 25 ° C, a. Smicanje povećanja brzine, raspon brzine smicanja 0-1000 S-1, vrijeme smicanja 1 min; b. Konstantno smicanje, brzina smicanja 1000 s-1, vrijeme smicanja 1 min; c. Smanjeno širenje brzine, raspon brzine smicanja je 1000-0S-1, a vrijeme smicanja je 1 min.

5.2.2.3. Metoda ispitivanja oscilacije

Upotrijebljen je paralelno učvršćenje ploče s promjerom od 60 mm, a razmak ploče je postavljen na 1 mm.

1. Pomicanje varijable deformacije. Ispitna temperatura 25 ° C, frekvencija 1 Hz, deformacija 0,01-100 %.
2. Temperaturna skeniranje. Učestalost 1 Hz, deformacija 0,1 %, a. Postupak grijanja, temperatura 5-85 ° C, brzina zagrijavanja 2 ° C/min; b. Proces hlađenja, temperatura 85-5 ° C, brzina hlađenja 2 ° C/min. Oko uzorka se koristi silikonsko brtvljenje ulja kako bi se izbjeglo gubitak vlage tijekom ispitivanja.
3. Frekvencijska pomicanje. Varijacija 0,1 %, frekvencija 1-100 rad/s. Ispitivanja su provedena na 5 ° C i 85 ° C i uravnotežena na ispitnoj temperaturi 5 minuta prije ispitivanja.

gdje su n ′ i n ″ nagibi log g'-log ω i log g ″ -log ω, respektivno;

G0′ i G0″ presjeci su log G′-log ω odnosno log G″-log ω.

5.2.3 Optički mikroskop

5.2.3.1 Načelo instrumenta

Isto kao 4.2.3.1

5.2.3.2 Metoda ispitivanja

The 3% 5:5 HPMC/HPS compound solution was taken out at different temperatures of 25 °C, 45 °C, and 85 °C, dropped on a glass slide kept at the same temperature, and cast into a thin film. Otopina sloja i osušena na istoj temperaturi. Filmovi su obojeni s 1% otopinom joda, smještene u polje svjetlosnog mikroskopa radi promatranja i fotografiranja.

5.3 Rezultati i rasprava

5.3.1 Analiza uzorka viskoznosti i strujanja

5.3.1.1 Metoda ispitivanja protoka bez prednjeg i tiksotropnog prstena Thixotropy

Koristeći metodu ispitivanja protoka bez prethodnog smicanja i tiksotropnu metodu tiksotropnog prstena, proučavana je viskoznost otopine HPMC/HPS spoja s različitim stupnjevima hidroksipropilne supstitucije HPS. Rezultati su prikazani na slici 5-1. Sa slike je vidljivo da viskoznost svih uzoraka pokazuje trend pada s povećanjem brzine smicanja pod djelovanjem sile smicanja, pokazujući određeni stupanj fenomena smicanja. Većina polimernih otopina ili talina visoke koncentracije prolazi kroz snažno odvajanje i molekularno preuređivanje pod smicanjem, pokazujući tako pseudoplastično ponašanje tekućine [305, 349, 350]. Međutim, stupnjevi razrjeđivanja smicanja HPMC/HPS složenih otopina HPS -a s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila su različiti.

Sl. 5-1 Viskoriteti u odnosu na stopu smicanja HPS/HPMC otopine s različitim stupnjem supstitucije hidropropila HPS-a (bez prethodnog obrezivanja, kruti i šuplji simboli predstavljaju povećanje brzine i procesa smanjenja brzine, respektivno)

Na slici se može vidjeti da su stupanj viskoznosti i smicanja čistog uzorka HPS -a veći od onih u uzorku spoja HPMC/HPS, dok je stupanj stanjivanja smicanja otopine HPMC najniži, uglavnom zato što je viskoznost HPS -a Pri niskoj temperaturi značajno je veća od one u HPMC -u. Pored toga, za HPMC/HPS složenu otopinu s istim omjerom spoja, viskoznost se povećava s stupnjem supstitucije HPS hidroksipropil. To može biti zato što dodavanje hidroksipropilnih skupina u molekulama škroba razbija intermolekularne vodikove veze i tako dovodi do raspada škrobnih granula. Hidroksipropilacija značajno je smanjila fenomen stanjivanja smicanja škroba, a fenomen stanjivanja smicanja najočitijih škroba bio je najočitiji. Uz kontinuirano povećanje stupnja supstitucije hidroksipropila, stupanj prorjeđivanja HPS -a postupno se smanjivao.

Svi uzorci imaju tiksotropne prstenove na krivulji brzine smicanja na stresu, što ukazuje da svi uzorci imaju određeni stupanj tiksotropije. Thiksotropna čvrstoća predstavljena je veličinom tiksotropnog područja prstena. Što je uzorak više tiksotropni [351]. Indeks protoka N i koeficijent viskoznosti k otopine uzorka može se izračunati zakonom o Power Ostwald-de Waele (vidi jednadžba (2-1)).

Tablica 5-1 Indeks ponašanja protoka (n) i indeks konzistencije tekućine (K) tijekom procesa povećanja i opadanja brzine i područja tiksotropne petlje otopine HPS/HPMC s različitim stupnjem hidropropilne supstitucije HPS-a na 25 °C

Tablica 5-1 prikazuje indeks protoka N, koeficijent viskoznosti K i Thiksotropno područje prstena HPMC/HPS složenih otopina s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila u procesu povećanja šišanja i smanjenja šišanja. Iz tablice se može vidjeti da je indeks protoka N svih uzoraka manji od 1, što ukazuje da su sve otopine uzorka pseudoplastične tekućine. Za HPMC/HPS spojni sustav s istim stupnjem supstitucije hidroksipropil HPS -a, indeks protoka N se povećava s povećanjem sadržaja HPMC, što ukazuje na to da dodavanje HPMC -a čini da složeno rješenje pokazuje jače Newtonov fluidne karakteristike. Međutim, s povećanjem sadržaja HPMC -a, koeficijent viskoznosti K se kontinuirano smanjuje, što ukazuje da je dodavanje HPMC -a smanjilo viskoznost složene otopine, jer je koeficijent viskoznosti K proporcionalan viskoznosti. N vrijednost i k vrijednost čistih HPS -a s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila u fazi porasta smicanja, obojica su se smanjile s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, što ukazuje na to da modifikacija hidroksipropilacije može poboljšati pseudoplastičnost škroba i smanjiti viskoznost Starb -a. Suprotno tome, vrijednost n povećava se s povećanjem stupnja supstitucije u fazi smanjenja smicanja, što ukazuje da hidroksipropilacija poboljšava newtonovo ponašanje tekućine otopine nakon masnog šiljanja. Na vrijednost N vrijednost i k vrijednost složenog sustava HPMC/HPS utjecala su i HPS hidroksipropilacija i HPMC, što je bilo rezultat njihovog kombiniranog djelovanja. U usporedbi s povećanjem faze smicanja, N vrijednosti svih uzoraka u fazi smanjenja postajanja postale su veće, dok su k vrijednosti postale manje, što ukazuje da je viskoznost složene otopine smanjena nakon šiljanja velike brzine, a Pojačano je Newtonovo ponašanje tekućine složene otopine. .

Područje tiksotropnog prstena smanjivalo se s povećanjem sadržaja HPMC, što ukazuje da je dodavanje HPMC smanjilo tiksotropiju otopine spoja i poboljšalo njegovu stabilnost. Za HPMC/HPS otopinu spoja s istim omjerom smjese, površina tiksotropnog prstena smanjuje se s povećanjem stupnja HPS hidroksipropilne supstitucije, što ukazuje da hidroksipropilacija poboljšava stabilnost HPS.

5.3.1.2 Metoda šišanja s prethodnom rezanjem i trostupanjskom tiksotropnom metodom

Metoda smicanja s prethodnim smicanjem korištena je za proučavanje promjene viskoznosti otopine HPMC/HPS spoja s različitim stupnjevima hidroksipropilne supstitucije HPS s brzinom smicanja. Rezultati su prikazani na slici 5-2. It can be seen from the figure that the HPMC solution shows almost no shear thinning, while the other samples show shear thinning. Ovo je u skladu s rezultatima dobivenim metodom šišanja bez prethodnog šišanja. Na slici se također može vidjeti da pri niskim brzinama smicanja, visoko hidroksipropil supstituirani uzorak pokazuje područje platoa.

Sl. 5-2 Viskoriteti u odnosu na stopu smicanja otopine HPS/HPMC s različitim stupnjem supstitucije hidropropila HPS-a (s prethodnim rukama)

Viskoznost nulte rube (H0), indeks protoka (N) i koeficijent viskoznosti (k) dobiven ugradnjom prikazan je u tablici 5-2. Iz tablice možemo vidjeti da se za čiste HPS uzorke N vrijednosti dobivene obje metode povećavaju sa stupnjem supstitucije, što ukazuje da se čvrsto ponašanje otopine škroba smanjuje kako se povećava stupanj supstitucije. S povećanjem sadržaja HPMC, sve vrijednosti N pokazale su trend prema dolje, što ukazuje da HPMC smanjuje čvrsto ponašanje otopine. To pokazuje da su rezultati kvalitativne analize dviju metoda dosljedni.

Uspoređujući podatke dobivene za isti uzorak različitim metodama ispitivanja, utvrđeno je da je vrijednost n dobivena nakon prethodnog smicanja uvijek veća od one dobivene metodom bez prethodnog smicanja, što ukazuje da je kompozitni sustav dobiven pre -Metoda o tome je čvrsta, ponašanje je niže od onog mjerenog metodom bez prethodnog obrezivanja. To je zato što je konačni rezultat dobiven u ispitivanju bez prethodnog smicanja zapravo rezultat kombiniranog djelovanja brzine smicanja i vremena smicanja, dok ispitna metoda s prethodnim smicanjem prvo eliminira tiksotropni učinak visokim smicanjem tijekom određenog razdoblja od vrijeme. Stoga, ova metoda može preciznije odrediti fenomen stanjivanja smicanja i karakteristike protoka složenog sustava.

Iz tablice možemo vidjeti i da je za isti omjer sastavljanja (5: 5), N vrijednost sustava za sastavljanje blizu 1, a unaprijed ošućena n povećava se sa stupnjem supstitucije hidroksipropila, pokazuje da je HPMC Kontinuirana faza u sustavu spoja, a HPMC ima jači učinak na uzorke škroba s niskim stupnjem supstitucije hidroksipropila, što je u skladu s rezultatima da se N vrijednost povećava s povećanjem stupnja supstitucije bez prethodnog smanjenja. K vrijednosti složenih sustava s različitim stupnjevima supstitucije u dvije metode su slične, a ne postoji osobito očigledan trend, dok viskoznost nulte ruše pokazuje jasan trend prema dolje, jer je viskoznost nula sjeckanja neovisna o smicanju smicanja stopa. Intrinzična viskoznost može točno odražavati svojstva same tvari.

Sl. 5-3 Tri intervala tiksotropija otopine HPS/HPMC mješavine s različitim stupnjem supstitucije hidropropila za HPS

Trostupanjska tiksotropna metoda korištena je za proučavanje učinka različitih stupnjeva hidroksipropilne supstitucije hidroksipropil škroba na tiksotropna svojstva sustava spojeva. Na slici 5-3 može se vidjeti da u fazi niskog smicanja viskoznost otopine opada s povećanjem sadržaja HPMC, a opada s povećanjem stupnja supstitucije, što je u skladu sa zakonom nulte smične viskoznosti.

Stupanj strukturnog oporavka nakon različitog vremena u fazi oporavka izražen je brzinom oporavka viskoznosti DSR, a metoda izračuna prikazana je u 2.3.2. Iz tablice 5-2 može se vidjeti da je unutar istog vremena oporavka DSR čistog HPS-a značajno niži od onog čistog HPMC-a, što je uglavnom zato što je molekula HPMC kruti lanac, a vrijeme opuštanja je kratko i Struktura se može oporaviti u kratkom vremenu. oporaviti. Iako je HPS fleksibilan lanac, vrijeme opuštanja je dugo, a oporavak strukture traje dugo. S povećanjem stupnja supstitucije, DSR čistih HPS -a smanjuje se s povećanjem stupnja supstitucije, što ukazuje da hidroksipropilacija poboljšava fleksibilnost molekularnog lanca škroba i čini vrijeme opuštanja HPS -a duže. DSR složene otopine niži je od čistog HPS -a i čistih HPMC uzoraka, ali s povećanjem stupnja supstitucije HPS hidroksipropil, DSR složenog uzorka se raste, što ukazuje da se tiksotropija složenog sustava povećava s Povećanje supstitucije HPS hidroksipropil. Smanjuje se s povećanim stupnjem radikalne supstitucije, što je u skladu s rezultatima bez prethodnog rezanja.

Tablica 5-2 nula smicanja viskoznosti (H0), indeks ponašanja protoka (N), indeks konzistentnosti tekućine (k) tijekom povećanja brzine i stupnja oporavka strukture (DSR) nakon određenog vremena oporavka za HPS/HPMC otopinu s različitim hidropropilom Zamjenski stupanj HPS -a na 25 ° C

Ukratko, test ustaljenog stanja bez prethodnog obrezivanja i tizotropni test prstena Thixotropy može kvalitativno analizirati uzorke s velikim razlikama u performansa the real results, because the measured data are the comprehensive results of the influence of shear rate and shear time, and cannot truly reflect the influence of a single variable.

5.3.2 Linearna viskoelastična regija

Poznato je da je po hidrogelima modul skladišta G 'određen tvrdoćom, čvrstoćom i brojem efektivnih molekularnih lanaca, a modul gubitka G' 'određuje se migracijom, gibanjem i trenjem malih molekula i funkcionalnih skupina . Određuje se potrošnjom energije trenja kao što su vibracija i rotacija. Znakovi postojanja sjecišta modula skladištenja G ′ i modula gubitka G ″ (tj. Tan Δ = 1). Prijelaz iz otopine u gel naziva se točka gela. Modul za pohranu G 'i modul gubitka G ″ često se koriste za proučavanje ponašanja gelacije, brzine formiranja i strukturnih svojstava strukture mreže gela [352]. Oni također mogu odražavati razvoj unutarnje strukture i molekularne strukture tijekom stvaranja strukture mreže gela. interakcija [353].

Na slici 5-4 prikazane su krivulje naprezanja slojeva HPMC/HPS složenih otopina s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila HPS na frekvenciji od 1 Hz i raspona naprezanja od 0,01%-100%. Na slici se može vidjeti da su u donjoj površini deformacije (0,01–1%) svi uzorci osim HPMC G ′> g ″, pokazujući stanje gela. Za HPMC, G 'je u cijelom obliku, varijabilni raspon je uvijek manji od g ”, što ukazuje da je HPMC u stanju rješenja. Pored toga, ovisnost o deformaciji viskoelastičnosti različitih uzoraka je različita. Za uzorak G80, frekvencijska ovisnost viskoelastičnosti je očiglednija: kada je deformacija veća od 0,3%, može se vidjeti da se G 'postupno smanjuje, praćeno značajnim porastom G ". Povećanje, kao i značajno povećanje tan Δ; i presijecajte kada iznos deformacije iznosi 1,7%, što ukazuje da je struktura mreže gela G80 ozbiljno oštećena nakon što količina deformacije prelazi 1,7%, a u stanju rješenja.

Sl. 5-5 tan Δ nasuprot soju za HPMC/HPS otopinu mješavine s različitim stupnjem supstitucije hidropropila HPS-a

Na slici se može vidjeti da se linearna viskoelastična regija čistih HPS -a očito sužena smanjenjem stupnja supstitucije hidroksipropila. Drugim riječima, kako se povećava HPS hidroksipropilni stupanj supstitucije, značajne promjene u tan Δ krivulji obično se pojavljuju u većem rasponu količine deformacije. Konkretno, linearna viskoelastična regija G80 najuže je od svih uzoraka. Stoga se za određivanje koristi linearna viskoelastična regija G80

Kriteriji za određivanje vrijednosti varijable deformacije u sljedećem nizu testova. Za sustav složenih HPMC/HPS s istim omjerom složenja, linearna viskoelastična regija također se sužava sa smanjenjem stupnja supstitucije hidroksipropila HPS -a, ali smanjeni učinak supstitucije hidroksipropila na linearnom viskoelastičnom području nije tako očito.

5.3.3 Viskoelastična svojstva tijekom grijanja i hlađenja

Dinamička viskoelastična svojstva HPMC/HPS složenih otopina HPS-a s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila prikazana su na slici 5-6. Kao što se može vidjeti na slici, HPMC pokazuje četiri faze tijekom postupka grijanja: početna regija visoravni, dvije faze formiranja strukture i završna regija visoravni. U početnoj fazi visoravni, G '<g ″, vrijednosti G' i G ″ su male i skloni su se lagano smanjuju s povećanjem temperature, pokazujući uobičajeno tekuće viskoelastično ponašanje. Toplinska gelacija HPMC-a ima dvije različite faze stvaranja strukture omeđene sjecištem G 'i G ″ (to jest, prijelazna točka otopine-gel, oko 49 ° C), što je u skladu s prethodnim izvještajima. Dosljedno [160, 354]. Na visokoj temperaturi, zbog hidrofobne povezanosti i hidrofilne povezanosti, HPMC postupno tvori strukturu unakrsne mreže [344, 355, 356]. U visoravni rep repa, vrijednosti G 'i G ″ su visoke, što ukazuje da je struktura mreže HPMC gel u potpunosti formirana.

Ove četiri faze HPMC -a pojavljuju se uzastopno obrnutim redoslijedom kako se temperatura smanjuje. Sjecište g 'i g ″ premješta se na područje niske temperature na oko 32 ° C tijekom faze hlađenja, što može biti posljedica histereze [208] ili učinka kondenzacije lanca na niskoj temperaturi [355]. Slično kao i HPMC, i drugi uzorci tijekom postupka grijanja postoje i četiri faze, a reverzibilni fenomen javlja se tijekom postupka hlađenja. Međutim, na slici se može vidjeti da G80 i A939 pokazuju pojednostavljeni proces bez sjecišta između G 'i G ”, a krivulja G80 se uopće ne pojavljuje. Područje platforme straga.

Za čiste HPS, viši stupanj supstitucije hidroksipropila može pomaknuti i početne i konačne temperature stvaranja gela, posebno početnu temperaturu, koja je 61 ° C za G80, A939 i A1081. , 62 ° C i 54 ° C. Pored toga, za HPMC/HPS uzorke s istim omjerom složenja, kako se povećava stupanj supstitucije, vrijednosti G 'i G ″ oboje se smanjuju, što je u skladu s rezultatima prethodnih studija [357, 358]. Kako se stupanj supstitucije povećava, tekstura gela postaje meka. Stoga hidroksipropilacija razbija naručenu strukturu nativnog škroba i poboljšava njegovu hidrofilnost [343].

Za uzorke spojeva HPMC/HPS, i G' i G″ smanjili su se s povećanjem stupnja HPS hidroksipropilne supstitucije, što je bilo u skladu s rezultatima čistog HPS-a. Nadalje, dodavanjem HPMC -a, stupanj supstitucije imao je značajan utjecaj na g ′ učinak s G ”postaje manje izražen.

Viskoelastične krivulje svih HPMC/HPS kompozitnih uzoraka pokazale su isti trend, što je odgovaralo HPS -u na niskoj temperaturi i HPMC na visokoj temperaturi. Drugim riječima, na niskoj temperaturi, HPS dominira viskoelastičnim svojstvima složenog sustava, dok na visokoj temperaturi HPMC određuje viskoelastična svojstva složenog sustava. Ovaj se rezultat uglavnom može pripisati HPMC -u. Konkretno, HPS je hladan gel, koji se od stanja gela mijenja u stanje otopine kada se zagrijava; Naprotiv, HPMC je vrući gel, koji postupno tvori gel s povećanjem strukture temperaturne mreže. Za složeni sustav HPMC/HPS, na niskoj temperaturi, svojstva gela složenog sustava uglavnom doprinose HPS hladnim gelom, a pri visokim temperaturama, pri toplim temperaturama, gelacija HPMC dominira u spoju.

Slika 5-6 Modul skladištenja (G′), modul gubitka (G″) i tan δ u odnosu na temperaturu za otopinu mješavine HPS/HPMC s različitim stupnjem hidropropilne supstitucije HPS-a

Modul kompozitnog sustava HPMC/HPS, kao što se očekivalo, nalazi se između modula čistog HPMC -a i čistog HPS -a. Nadalje, složeni sustav pokazuje G '> g ″ u cijelom rasponu skeniranja temperature, što ukazuje na to da i HPMC i HPS mogu formirati intermolekularne vodikove veze s molekulama vode, a također može formirati međusobno međusolkularne vodikove veze. Pored toga, na krivulji faktora gubitka, svi složeni sustavi imaju tan Δ vrh na oko 45 ° C, što ukazuje da se u složenom sustavu dogodio kontinuirani prijelaz faze. O ovom faznom prijelazu bit će raspravljano u sljedećih 5.3.6. Nastavite raspravu.

5.3.4 Učinak temperature na složenu viskoznost

Understanding the effect of temperature on the rheological properties of materials is important because of the wide range of temperatures that may occur during processing and storage [359, 360]. In the range of 5 °C – 85 °C, the effect of temperature on the complex viscosity of HPMC/HPS compound solutions with different degrees of hydroxypropyl substitution HPS is shown in Figure 5-7. Sa slike 5-7 (a), može se vidjeti da se složena viskoznost čistih HPS-a značajno smanjuje s povećanjem temperature; Viskoznost čistog HPMC -a lagano se smanjuje s početnog na 45 ° C s povećanjem temperature. poboljšati.

Krivulje viskoznosti svih uzoraka spojeva pokazale su slične trendove s temperaturom, prvo opadajući s porastom temperature, a zatim rastući s porastom temperature. Pored toga, viskoznost složenih uzoraka bliža je HPS -u na niskoj temperaturi i bliža je HPMC na visokoj temperaturi. Ovaj je rezultat također povezan s osebujnim ponašanjem gelacije i HPMC i HPS -a. Krivulja viskoznosti složenog uzorka pokazala je brzi prijelaz na 45 ° C, vjerojatno zbog faznog prijelaza u sustavu složenom HPMC/HPS. Međutim, vrijedno je napomenuti da je viskoznost spoja G80/HPMC 5: 5 na visokoj temperaturi veća od čistog HPMC -a, što je uglavnom zbog veće intrinzične viskoznosti G80 na visokoj temperaturi [361]. Pod istim omjerom miješanja, viskoznost spoja sustava miješanja opada s povećanjem stupnja HPS hidroksipropilne supstitucije. Stoga uvođenje hidroksipropilnih skupina u molekule škroba može dovesti do kidanja intramolekularnih vodikovih veza u molekulama škroba.

Sl. 5-7 Složena viskoznost u odnosu na temperaturu za HPS/HPMC mješavine s različitim stupnjem supstitucije hidroypropila za HPS

Učinak temperature na složenu viskoznost sustava HPMC/HPS spoja u skladu je s Arrheniusovim odnosom unutar određenog temperaturnog raspona, a složena viskoznost ima eksponencijalni odnos s temperaturom. Arrheniusova jednadžba je sljedeća:

Među njima je η* složena viskoznost, pa s;

A je konstanta, pa s;

R je plinska konstanta, 8,3144 J·mol–1·K–1;

E je aktivacijska energija, j · mol - 1.

U skladu s formulom (5-3), krivulja viskoznosti-temperature složenog sustava može se podijeliti u dva dijela prema vrhu tan Δ na 45 ° C; Složeni sustav na 5 ° C-45 ° C i 45 ° C-85 ° Vrijednosti aktivacijske energije E i konstantne A dobivene ugradnjom u rasponu C prikazani su u tablici 5-3. Izračunate vrijednosti aktivacijske energije E su između −174 kJ · mol - 1 i 124 kJ · mol - 1, a vrijednosti konstante A su između 6,24 × 10-11 PA · S i 1,99 × 1028 PA · s. Unutar raspona ugradnje, ugrađeni koeficijenti korelacije bili su veći (R2 = 0,9071 –0,9892), osim uzorka G80/HPMC. Uzorak G80/HPMC ima niži koeficijent korelacije (R2 = 0,4435) u temperaturnom rasponu od 45 ° C - 85 ° C, što može biti posljedica inherentno veće tvrdoće G80 i njegove brže težine u usporedbi s drugom stopom kristalizacije HPS -a [ 362]. Ovo svojstvo G80 čini vjerojatnije da će formirati ne-homogene spojeve kada su složeni s HPMC-om.

U temperaturnom rasponu od 5 ° C - 45 ° C, E vrijednost kompozitnog uzorka HPMC/HPS je nešto niža od čistog HPS -a, što može biti posljedica interakcije između HPS i HPMC. Smanjite temperaturnu ovisnost viskoznosti. Vrijednost čistog HPMC -a veća je od vrijednosti ostalih uzoraka. Energije aktivacije za sve uzorke koji sadrže škrob bile su niske pozitivne vrijednosti, što ukazuje na to da je na nižim temperaturama smanjenje viskoznosti s temperaturom bilo manje izraženo, a formulacije su pokazale teksturu sličnu škrobu.

Tablica 5-3 Parametri jednadžbe Arrhenius (E: Energija aktivacije; A: konstanta; R2: Koeficijent određivanja) iz uv. (1) za mješavine HPS/HPMC s različitim stupnjevima hidroksipropilacije HPS-a

However, in the higher temperature range of 45 °C – 85 °C, the E value changed qualitatively between pure HPS and HPMC/HPS composite samples, and the E value of pure HPSs was 45.6 kJ·mol−1 – In the range of 124 kJ · mol -1, vrijednosti E kompleksa su u rasponu od -3,77 kJ · mol -1–72,2 kJ · mol -1. Ova promjena pokazuje snažan učinak HPMC-a na aktivacijsku energiju složenog sustava, budući da je E vrijednost čistog HPMC-a -174 kJ mol−1. Vrijednosti E čistog HPMC-a i spojenog sustava su negativne, što ukazuje da na višim temperaturama viskoznost raste s porastom temperature, a spoj pokazuje strukturu ponašanja nalik HPMC-u.

Učinci HPMC -a i HPS -a na složenu viskoznost složenih sustava HPMC/HPS na visokoj temperaturi i niskoj temperaturi u skladu su s razmatranim viskoelastičnim svojstvima.

5.3.5 Dinamička mehanička svojstva

Slike 5-8 prikazuju krivulje frekvencije pomicanja na 5 ° C složenih otopina HPMC/HPS-a s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila. Na slici se može vidjeti da čisti HPS pokazuje tipično ponašanje poput čvrstog sličnog (g ′> g ″), dok je HPMC ponašanje poput tekućeg (g ′ <g ″). Sve HPMC/HPS formulacije pokazale su solidno ponašanje. Za većinu uzoraka povećavaju se i g 'i g ″ s povećanjem frekvencije, što ukazuje da je čvrsto ponašanje materijala snažno.

Pure HPMCs exhibit a clear frequency dependence that is difficult to see in pure HPS samples. Kao što se očekivalo, HPMC/HPS kompleksni sustav pokazao je određeni stupanj frekvencijske ovisnosti. Za sve uzorke koji sadrže HPS, n je uvijek niži od N ″, a G ″ pokazuje jaču frekvencijsku ovisnost od G ′, što ukazuje da su ti uzorci elastičniji od viskoznih [352, 359, 363]. Stoga je izvedba složenih uzoraka uglavnom određena HPS -om, što je uglavnom zato što HPMC predstavlja stanje niže viskoznosti na niskoj temperaturi.

Tablica 5-4 N ', N ″, G0' i G0 ″ za HPS/HPMC s različitim stupnjem supstitucije hidropropila HPS na 5 ° C kako je određeno iz ekvivalenta. (5-1) i (5-2)

Slika 5-8 Modul skladištenja (G') i modul gubitka (G″) u odnosu na učestalost za mješavine HPS/HPMC s različitim stupnjem hidropropilne supstitucije HPS-a na 5 °C

Čisti HPMC pokazuju jasnu ovisnost o frekvenciji koju je teško vidjeti u čistim HPS uzorcima. Kao što se i očekivalo za HPMC/HPS kompleks, sustav liganda pokazao je određeni stupanj ovisnosti o frekvenciji. Za sve uzorke koji sadrže HPS, n je uvijek niži od N ″, a G ″ pokazuje jaču frekvencijsku ovisnost od G ′, što ukazuje da su ti uzorci elastičniji od viskoznih [352, 359, 363]. Stoga je izvedba složenih uzoraka uglavnom određena HPS -om, što je uglavnom zato što HPMC predstavlja stanje niže viskoznosti na niskoj temperaturi.

Slike 5-9 prikazuju krivulje frekvencijskih oblika HPMC/HPS složenih otopina HPS-a s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila na 85 ° C. Kao što se može vidjeti na slici, svi ostali uzorci HPS-a, osim A1081, pokazali su tipično ponašanje poput čvrstog sličnog. Za A1081, vrijednosti G 'i G ”su vrlo blizu, a G' nešto manje od g”, što ukazuje da se A1081 ponaša kao fluid.

To može biti zato što je A1081 hladan gel i podvrgava se prijelazu gela do rješenja na visokoj temperaturi. S druge strane, za uzorke s istim omjerom složenja, vrijednosti n ′, n ″, g0 ′ i g0 ″ (tablica 5-5) sve su se smanjile s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, što ukazuje na to da su hidroksipropilaciju smanjile čvrstu tvar- poput ponašanja škroba na visokoj temperaturi (85 ° C). Konkretno, N 'i N ″ G80 su blizu 0, pokazujući snažno solidno ponašanje; Suprotno tome, vrijednosti N 'i N ″ A1081 su blizu 1, što pokazuje snažno ponašanje fluida. Ove vrijednosti N 'i N "u skladu su s podacima za G' i G". Pored toga, kao što se može vidjeti na slikama 5-9, stupanj supstitucije hidroksipropila može značajno poboljšati frekvencijsku ovisnost HPS-a na visokoj temperaturi.

Slika 5-9 Modul skladištenja (G′) i modul gubitka (G″) u odnosu na učestalost za mješavine HPS/HPMC s različitim stupnjem hidropropilne supstitucije HPS-a na 85 °C

Slike 5-9 pokazuju da HPMC pokazuje tipično ponašanje poput čvrstog sličnog (g ′> g ″) na 85 ° C, što se uglavnom pripisuje njegovim svojstvima termogela. Osim toga, G' i G″ HPMC-a variraju s frekvencijom. Povećanje se nije mnogo promijenilo, što ukazuje da nema jasnu ovisnost o frekvenciji.

Za sustav HPMC/HPS spoj, vrijednosti N ′ i N ″ su blizu 0, a G0 'su značajno veće od G0 (tablica ″ 5-5), potvrđujući njegovo čvrsto ponašanje. S druge strane, veća supstitucija hidroksipropila može prebaciti HPS s čvrstog na ponašanje poput tekućine, fenomen koji se ne događa u složenim otopinama. Pored toga, za složeni sustav dodan s HPMC -om, s povećanjem frekvencije, i G 'i G ”ostali su relativno stabilni, a vrijednosti N' i N” bile su blizu vrijednosti HPMC -a. Svi ovi rezultati sugeriraju da HPMC dominira viskoelastičnošću složenog sustava na visokoj temperaturi od 85 ° C.

Tablica 5-5 n ′, N ″, G0 'i G0 ″ za HPS/HPMC s različitom hidropropilnom supstitucijom HPS-a na 85 ° C kako je određeno iz ekvivalenta. (5-1) i (5-2)

Fazni prijelaz slojnog sustava HPMC/HPS proučavan je optičkim mikroskopom bojenja joda. Sustav složenih HPMC/HPS s omjerom spoja od 5: 5 testiran je na 25 ° C, 45 ° C i 85 ° C. Slike obojene svjetlosnog mikroskopa ispod prikazane su na slikama 5-10. Na slici se može vidjeti da se nakon bojenja jodom, HPS faza oboji u tamnije boje, a faza HPMC pokazuje svjetliju boju jer ga jod ne može obojati. Stoga se mogu jasno razlikovati dvije faze HPMC/HPS. Na višim temperaturama, područje tamnih regija (HPS faza) raste, a područje svijetlih regija (faza HPMC) opada. Konkretno, na 25 ° C, HPMC (svijetla boja) je kontinuirana faza u kompozitnom sustavu HPMC/HPS, a mala sferna HPS faza (tamna boja) raspršena je u kontinuiranoj fazi HPMC. Suprotno tome, na 85 ° C, HPMC je postao vrlo mala i nepravilno oblikovana raspršena faza raspršena u kontinuiranoj fazi HPS -a.

Sl. 5-8 Morfologije obojenih mješavina 1: 1 HPMC/HPS na 25 ° C, 45 ° C i 85 ° C

S povećanjem temperature trebala bi postojati prijelazna točka fazne morfologije kontinuirane faze od HPMC u HPS u HPMC/HPS spojnom sustavu. Teoretski, to bi se trebalo dogoditi kada je viskoznost HPMC i HPS ista ili vrlo slična. Kao što se može vidjeti na mikrografima od 45 ° C na slikama 5-10, tipični fazni dijagram "morske otoke" ne pojavljuje se, ali primjećuje se kontinuirana faza. Ovo opažanje također potvrđuje činjenicu da se fazni prijelaz kontinuirane faze mogao dogoditi na tan Δ vrhu u krivulji temperature faktora disipacije, o kojoj je riječ u 5.3.3.

Iz slike se može vidjeti i da na niskoj temperaturi (25 ° C), neki dijelovi tamne HPS raspršene faze pokazuju određeni stupanj svijetle boje, što može biti zato što dio faze HPMC postoji u fazi HPS -a u oblik raspršene faze. sredina. Slučajno, na visokoj temperaturi (85 ° C), neke male tamne čestice raspoređene su u fazi raspršene HPMC svijetle boje, a ove male tamne čestice su HPS kontinuirana faza. Ova opažanja sugeriraju da u sustavu spoja HPMC-HPS postoji određeni stupanj mezofaze, što također ukazuje na to da HPMC ima određenu kompatibilnost s HPS-om.

5.3.7 Shematski dijagram faznog prijelaza HPMC/HPS spojnog sustava

Na temelju klasičnog reološkog ponašanja polimernih otopina i kompozitnih gel točaka [216, 232] i usporedbe s kompleksima o kojima je riječ u radu, predloženo je principni model za strukturnu transformaciju kompleksa HPMC/HPS s temperaturom, kao što je prikazano na slici 5-11.

Sl. 5-11 Shematske strukture sol-gel prijelaza HPMC (A); HPS (b); i HPMC/HPS (c)

Ponašanje gela HPMC-a i srodni mehanizam za prijelazno-gel-gel mnogo su proučavani [159, 160, 207, 208]. Jedan od široko prihvaćenih je da HPMC lanci postoje u otopini u obliku agregiranih snopova. Ovi su klasteri međusobno povezani omotavanjem nekih nesupstituiranih ili štedljivo topljivih celuloznih struktura i povezane su s gusto supstituiranim regijama hidrofobnom agregacijom metilnih skupina i hidroksilnih skupina. Na niskoj temperaturi molekule vode tvore kavezne strukture izvan metil hidrofobnih skupina i strukture vodenih školjki izvan hidrofilnih skupina kao što su hidroksilne skupine, sprječavajući da HPMC formira međuprostornu vodikove veze na niskim temperaturama. Kako se temperatura povećava, HPMC apsorbira energiju, a ove vodene strukture kaveza i vodene ljuske, što je kinetika prijelaza otopine-gel. Ruptura vodenog kaveza i ljuske vode izlaže metilne i hidroksipropilne skupine vodenom okolišu, što je rezultiralo značajnim povećanjem slobodnog volumena. Na višoj temperaturi, zbog hidrofobne povezanosti hidrofobnih skupina i hidrofilne povezanosti hidrofilnih skupina, konačno se formira trodimenzionalna mreža gela, kao što je prikazano na slici 5-11 (a).

Nakon želatinizacije škroba, amiloza se otapa od granula škroba kako bi tvorio šuplje jednostruke spiralne strukture, koja je kontinuirano namotana i konačno predstavlja stanje slučajnih zavojnica. Ova konstrukcija s jednim helikorom tvori hidrofobnu šupljinu iznutra i hidrofilnu površinu s vanjske strane. Ova gusta struktura škroba obdaruje je boljom stabilnošću [230-232]. Stoga HPS postoji u obliku varijabilnih slučajnih zavojnica s nekim ispruženim spiralnim segmentima u vodenoj otopini na visokoj temperaturi. Kako se temperatura opada, vodikove veze između HPS -a i molekula vode se razbijaju i gubi se vezana voda. Konačno, formirana je trodimenzionalna mrežna struktura zbog stvaranja vodikovih veza između molekularnih lanaca i formira se gel, kao što je prikazano na slici 5-11 (b).

Obično, kada se sastoje dvije komponente s vrlo različitim viskoznostima, komponenta visoke viskoznosti ima tendenciju formiranja raspršene faze i raspršena je u kontinuiranoj fazi komponente niske viskoznosti. Pri niskim temperaturama, viskoznost HPMC značajno je niža od HPS -a. Stoga HPMC tvori kontinuiranu fazu koja okružuje fazu HPS gel visoke viskoznosti. Na rubovima dviju faza, hidroksilne skupine na HPMC lancima gube dio vezane vode i tvore intermolekularne vodikove veze s molekularnim lancima HPS. Tijekom postupka grijanja, molekularni lanci HPS -a pomakli su se zbog apsorbiranja dovoljno energije i nastali vodikovim vezama s molekulama vode, što je rezultiralo puknulom strukture gela. Istodobno, struktura vodenog kaveza i struktura vodene školjke na lancu HPMC uništena su i postupno puknula kako bi se izlagale hidrofilne skupine i hidrofobni klasteri. Na visokoj temperaturi, HPMC tvori strukturu mreže gela zbog intermolekularne vodikove veze i hidrofobne povezanosti, te tako postaje faza visoke viskoznosti koja se raspršila u kontinuiranoj fazi HPS-a slučajnih zavojnica, kao što je prikazano na slici 5-11 (C). Stoga su HPS i HPMC dominirali reološkim svojstvima, svojstvima gela i faznom morfologijom kompozitnih gelova pri niskim i visokim temperaturama.

Uvođenje hidroksipropilnih skupina u molekule škroba razbija njihovu unutarnju uređenu intramolekularnu strukturu vodikove veze, tako da su želatinizirane molekule amiloze u nabubrenom i rastegnutom stanju, što povećava učinkoviti hidratacijski volumen molekula i inhibira tendenciju molekula škroba da se nasumično zapetljaju u vodenoj otopini [362]. Stoga, glomazna i hidrofilna svojstva hidroksipropila otežavaju rekombinaciju molekularnih lanaca amiloze i formiranje regija umrežavanja [233]. Stoga, s smanjenjem temperature, u usporedbi s izvornim škrobom, HPS ima tendenciju da tvori labaviju i mekšu strukturu mreže gela.

S povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, u otopini HPS -a postoji više rastegnutih spiralnih fragmenata, što može tvoriti više intermolekularnijih vodikovih veza s molekularnim lancem HPMC na granici dviju faza, čime formira ujednačelju strukturu. Pored toga, hidroksipropilacija smanjuje viskoznost škroba, što smanjuje razliku viskoznosti između HPMC -a i HPS -a u formulaciji. Stoga se fazna prijelazna točka u složenom sustavu HPMC/HPS pomiče na nisku temperaturu s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropil HPS -a. To se može potvrditi naglom promjenom viskoznosti s temperaturom rekonstituiranih uzoraka u 5.3.4.

5.4 Sažetak poglavlja

U ovom su poglavlju pripremljeni složene otopine HPMC/HPS s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila, a učinak supstitucije HPS hidroksipropil na reološka svojstva i gela svojstva HPMC/HPS hladnog i hot gela sustava za komponta za komponta. Fazna raspodjela HPMC/HPS kompozitnog sustava hladnog i vrućeg gela proučavala se analizom optičkog mikroskopa za bojenje joda. Glavni nalazi su sljedeći:

1. Na sobnoj temperaturi, viskoznost i smično razrjeđivanje otopine HPMC/HPS spoja smanjili su se s povećanjem stupnja supstitucije HPS hidroksipropila. To je uglavnom zato što uvođenje hidroksipropilne skupine u molekulu škroba uništava njegovu intramolekularnu strukturu vodikove veze i poboljšava hidrofilnost škroba.
2. Na sobnoj temperaturi, na viskoznost bez smicanja h0, indeks protoka n i koeficijent viskoznosti K otopina HPMC/HPS spojeva utječu i HPMC i hidroksipropilacija. S povećanjem sadržaja HPMC -a, viskoznost nulte smicanja H0 smanjuje se, indeks protoka n raste, a koeficijent viskoznosti k smanjuje se; nulta smična viskoznost h0, indeks protoka n i koeficijent viskoznosti K čistog HPS-a svi se povećavaju s hidroksilom. S povećanjem stupnja propilne supstitucije, on postaje manji; Ali za složeni sustav, viskoznost nulte smicanja H0 smanjuje se s povećanjem stupnja supstitucije, dok se indeks protoka N i konstanta viskoznosti k povećava s povećanjem stupnja supstitucije.
3. Metoda smicanja s prethodnim smicanjem i trostupanjskom tiksotropijom može točnije odražavati viskoznost, svojstva tečenja i tiksotropiju otopine spoja.
4. Linearna viskoelastična regija spojnog sustava HPMC/HPS sužava se smanjenjem stupnja supstitucije hidroksipropila HPS -a.
5. U ovom hladnom gel sustavu spoja, HPMC i HPS mogu formirati kontinuirane faze pri niskim i visokim temperaturama. This phase structure change can significantly affect the complex viscosity, viscoelastic properties, frequency dependence and gel properties of the complex gel.
6. Kao dispergirane faze, HPMC i HPS mogu odrediti reološka svojstva i svojstva gela HPMC/HPS sustava spojeva pri visokim odnosno niskim temperaturama. Viskoelastične krivulje HPMC/HPS kompozitnih uzoraka bile su u skladu s HPS -om na niskoj temperaturi i HPMC na visokoj temperaturi.
7. Različiti stupanj kemijske modifikacije strukture škroba također je imao značajan utjecaj na svojstva gela. The results show that the complex viscosity, storage modulus, and loss modulus all decrease with the increase of HPS hydroxypropyl substitution degree. Stoga hidroksipropilacija prirodnog škroba može poremetiti njegovu uređenu strukturu i povećati hidrofilnost škroba, što rezultira mekom teksturom gela.
8. Hidroksipropilacija može smanjiti čvrsto ponašanje otopina škroba na niskoj temperaturi i ponašanje sličnih tekućinama na visokoj temperaturi. Na niskoj temperaturi vrijednosti N 'i N ″ postale su veće s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropil HPS -a; Na visokoj temperaturi vrijednosti N 'i N ″ postale su manje s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila HPS -a.
9. Utvrđen je odnos između mikrostrukture, reoloških svojstava i svojstava gela HPMC/HPS kompozitnog sustava. Both the abrupt change in the viscosity curve of the compounded system and the tan δ peak in the loss factor curve appear at 45 °C, which is consistent with the co-continuous phase phenomenon observed in the micrograph (at 45 °C).

Ukratko, HPMC/HPS kompozitni sustav sa hladnim gel-vrućim gelom pokazuje morfologiju i svojstva koja kontrolira temperaturu i svojstva. Kroz različite kemijske modifikacije škroba i celuloze, HPMC/HPS sustav hladnog i vrućeg gel spoja može se koristiti za razvoj i primjenu pametnih materijala visoke vrijednosti.

Poglavlje 6 Učinci stupnja supstitucije HPS -a na svojstva i kompatibilnost sustava HPMC/HPS kompozitne membrane

Iz poglavlja 5 može se vidjeti da promjena kemijske strukture komponenata u sustavu spojeva određuje razliku u reološkim svojstvima, svojstvima gela i drugim svojstvima obrade sustava spojeva. Sveukupni učinak ima značajan utjecaj.

Ovo se poglavlje usredotočuje na utjecaj kemijske strukture komponenti na mikrostrukturu i makroskopska svojstva kompozitne membrane HPMC/HPS. U kombinaciji s utjecajem poglavlja 5 na reološka svojstva kompozitnog sustava, uspostavljena su reološka svojstva kompozitnog sustava HPMC/HPS- odnos između filmskih svojstava.

6.1 Materijali i oprema

6.1.1 Glavni eksperimentalni materijali

6.1.2 Glavni instrumenti i oprema

6.2 Eksperimentalna metoda

6.2.1 Priprema kompozitnih membrana HPMC/HPS s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila HPS

The total concentration of the compound solution is 8% (w/w), the HPMC/HPS compound ratio is 10:0, 5:5, 0:10, the plasticizer is 2.4% (w/w) polyethylene glycol, The edible Kompozitni film HPMC/HPS pripremljen je metodom lijevanja. Za specifičnu metodu pripreme vidi 3.2.1.

6.2.2 Struktura mikrodomena kompozitnih membrana HPMC/HPS s različitim stupnjevima zamjene HPS hidroksipropila

6.2.2.1 Princip analize mikrostrukture raspršenja rendgenskih zraka pod malim kutom sinkrotronskog zračenja

Small Angel X-ray Scattering (SAXS) refers to the scattering phenomenon caused by the X-ray beam irradiating the sample under test within a small angle close to the X-ray beam. Na temelju razlika gustoće elektrona nanosnicala između raspršivača i okolnog medija, malog kutnog rendgenskih raspršivanja obično se koristi u proučavanju čvrstih, koloidnih i tekućih polimernih materijala u rasponu nanoskalnog područja. U usporedbi s širokokutnim rendgenskim difrakcijskim tehnologijom, saksovi mogu dobiti strukturne informacije o većem skali, koje se mogu koristiti za analizu konformacije molekularnih lanaca polimera, strukture dugog razdoblja i fazne strukture i distribucije faznih složenih sustava polimernih složenih sustava . Synchrotron X-ray light source is a new type of high-performance light source, which has the advantages of high purity, high polarization, narrow pulse, high brightness, and high collimation, so it can obtain the nanoscale structural information of materials more quickly i točno. Analyzing the SAXS spectrum of the measured substance can qualitatively obtain the uniformity of electron cloud density, the uniformity of single-phase electron cloud density (positive deviation from Porod or Debye's theorem), and the clarity of two-phase interface (negative deviation from Porod ili Debyeova teorema). ), scatterer self-similarity (whether it has fractal features), scatterer dispersity (monodispersity or polydispersity determined by Guinier) and other information, and the scatterer fractal dimension, gyration radius, and average layer of repeating units can also be quantitatively obtained. Debljina, prosječna veličina, frakcija volumena raspršivača, specifična površina i drugi parametri.

6.2.2.2 Metoda ispitivanja

At the Australian Synchrotron Radiation Center (Clayton, Victoria, Australia), the world's advanced third-generation synchrotron radiation source (flux 1013 photons/s, wavelength 1.47 Å) was used to determine the micro-domain structure and other related information of the composite film. Dvodimenzionalni uzorak raspršivanja ispitnog uzorka prikupljen je detektorom Pilatus 1M (područja 169 × 172 µm, 172 × 172 µm veličine piksela), a izmjereni uzorak bio je u rasponu od 0,015 <q <0,15 Å-1 ( q Je li vektor raspršivanja) unutarnja jednodimenzionalna krivulja za raspršivanje malog kuta dobivena je iz dvodimenzionalnog uzorka raspršivanja softverom raspršivanja, a vektor raspršivanja Q i kut raspršivanja 2 pretvaraju se formulom I /,, where is the X-ray wavelength. Svi su podaci prethodno normalizirani prije analize podataka.

6.2.3.

Isto kao 3.2.5.1

6.2.3.2 Metoda ispitivanja

Vidi 3.2.5.2

6.2.4 Vlačna svojstva kompozitnih filmova HPMC/HPS s različitim stupnjevima supstitucije HPS hidroksipropil

Isto kao 3.2.6.1

6.2.4.2 Metoda ispitivanja

Vidi 3.2.6.2

Koristeći se ISO37 standard, izrezan je na spline u obliku bučice, s ukupnom duljinom od 35 mm, udaljenosti između linije za označavanje od 12 mm i širine od 2 mm. Svi uzorci ispitivanja uravnoteženi su na 75% vlage više od 3 d.

6.2.5.1 Načelo analize propusnosti kisika

Isto kao 3.2.7.1

6.2.5.2 Metoda ispitivanja

Vidi 3.2.7.2

6.3 Rezultati i rasprava

6.3.1 Analiza kristalne strukture kompozitnih filmova HPMC/HPS s različitim stupnjevima supstitucije HPS hidroksipropil

Na slici 6-1 prikazani su spektri malog kuta rendgenskih raspršivanja HPMC/HPS kompozitnih filmova s ​​različitim stupnjevima supstitucije HPS hidroksipropil. Na slici se može vidjeti da se u relativno velikom rasponu od q > 0,3 Å (2θ > 40), očiti karakteristični vrhovi pojavljuju u svim uzorcima membrane. Iz uzorka raspršenja rendgenskih zraka čistog komponentnog filma (Sl. 6-1a), čisti HPMC ima snažan karakteristični vrh raspršenja rendgenskih zraka na 0,569 Å, što ukazuje da HPMC ima vrh raspršenja rendgenskih zraka u širokom kutu. područje od 7,70 (2θ > 50). Kristalni karakteristični vrhovi, što ukazuje da HPMC ovdje ima određenu kristalnu strukturu. I čisti uzorci škrobnog filma A939 i A1081 pokazali su jasan vrh raspršenja X-zraka na 0,397 Å, što ukazuje da HPS ima kristalni karakteristični vrh u području širokog kuta od 5,30, što odgovara B-tipu kristalnog vrha škroba. Na slici se jasno može vidjeti da A939 s niskom supstitucijom hidroksipropila ima veće područje vrha od A1081 s visokom supstitucijom. To je uglavnom zato što uvođenje hidroksipropilne skupine u molekularni lanac škroba probija izvornu naručenu strukturu molekula škroba, povećava poteškoće preuređenja i umrežavanja između molekularnih lanaca škroba i smanjuje stupanj rekristalizacije škroba. S povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropilne skupine, inhibicijski učinak hidroksipropilne skupine na rekristalizaciju škroba je očitiji.

Može se vidjeti iz spektra raspršivanja rendgenskih zraka u uzorcima kompozitnih uzoraka (Sl. 6-1B) da su svi kompozitni filmovi HPMC-HPS pokazali očigledne karakteristične vrhove na 0,569 Å i 0,397 Å, što odgovara kristalu od 7,70 hpmc Karakteristični vrhovi, respektivno. Vrhunska površina kristalizacije HPMC/A939 kompozitnog filma značajno je veća od one HPMC/A1081 kompozitnog filma. Preusmjeravanje je potisnuto, što je u skladu s varijacijom vrha HPS kristalizacije s stupnjem supstitucije hidroksipropila u čistim komponentnim filmovima. Područje kristalnog vrha koje odgovara HPMC na 7,70 za kompozitne membrane s različitim stupnjevima supstitucije HPS hidroksipropil nije se puno promijenilo. U usporedbi s spektrom čistih komponentnih uzoraka (Sl. 5-1a), područja vrhova kristalizacije HPMC i vrhovi kristalizacije HPS-a u uzorcima su se smanjila, što je ukazivalo da bi kombinacijom dva, i HPMC i HPS mogao biti učinkovit za Druga skupina. Fenomen rekristalizacije materijala za razdvajanje filma igra određenu inhibitornu ulogu.

Sl. 6-1 SAXS Spektri HPMC/HPS miješa filmove s različitim hidroksipropilnim supstitucijom HPS-a

Zaključno, povećanje stupnja supstitucije hidroksipropila HPS -a i sastavljanje dviju komponenti mogu inhibirati fenomen rekristalizacije kompozitne membrane HPMC/HPS u određenoj mjeri. Povećanje stupnja supstitucije hidroksipropila HPS-a uglavnom inhibira rekristalizaciju HPS-a u kompozitnoj membrani, dok je dvokomponentni spoj igrao određenu inhibitornu ulogu u rekristalizaciji HPS i HPMC u kompozitnoj membrani.

6.3.2 Analiza samo slične fraktalne strukture kompozitnih membrana HPMC/HPS s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila HPS

Prosječna duljina lanca (R) polisaharidnih molekula kao što su molekule škroba i molekule celuloze je u rasponu od 1000-1500 nm, a q je u rasponu od 0,01-0,1 Å-1, s qR >> 1. Prema Porodova formula, mogu se vidjeti uzorci polisaharidnog filma. Odnos između intenziteta raspršenja rendgenskih zraka pod malim kutom i kuta raspršenja je:

Među tim sam i (q) intenzitet raspršivanja rendgenskih zraka;

q je kut raspršenja;

α je nagib Poroda.

Nagib Poroda α povezan je s fraktalnom strukturom. Ako je α <3, to ukazuje da je struktura materijala relativno labava, površina raspršivača je glatka, a to je masovna fraktalna, a njegova fraktalna dimenzija d = α; Ako je 3 <α <4, to ukazuje da je struktura materijala gusta, a raspršivač je površina gruba, što je površinski fraktal, a njegova fraktalna dimenzija d = 6 - α.

Slika 6-2 prikazuje lnI(q)-lnq dijagrame HPMC/HPS kompozitnih membrana s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije. Na slici se može vidjeti da svi uzorci predstavljaju samo sličnu fraktalnu strukturu unutar određenog raspona, a nagib Poroda α je manji od 3, što ukazuje da kompozitni film predstavlja masovni fraktalni, a površina kompozitnog filma relativno je relativno glatka. Masene fraktalne dimenzije HPMC/HPS kompozitnih membrana s različitim stupnjevima HPS hidroksipropilne supstitucije prikazane su u tablici 6-1.

Tablica 6-1 prikazuje fraktalnu dimenziju kompozitnih membrana HPMC/HPS s različitim stupnjevima supstitucije HPS hidroksipropil. Iz tablice se može vidjeti da je za čiste uzorke HPS -a fraktalna dimenzija A939 supstituirana s niskim hidroksipropilom mnogo veća od one A1081 supstituiranog s visokim hidroksipropilom, što ukazuje na to da je s povećanjem stupnja hidroksipropilske supstitucije, u membranu, u membranu Gustoća samo slične strukture značajno je smanjena. This is because the introduction of hydroxypropyl groups on the starch molecular chain significantly hinders the mutual bonding of HPS segments, resulting in a decrease in the density of the self-similar structure in the film. Hydrophilic hydroxypropyl groups can form intermolecular hydrogen bonds with water molecules, reducing the interaction between molecular segments; Veće hidroksipropilne skupine ograničavaju rekombinaciju i umrežavanje između molekularnih segmenata škroba, tako da s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, HPS tvori labavu sličnu strukturu.

Za sustav spoja HPMC/A939, fraktalna dimenzija HPS-a veća je od HPMC-a, što je zato što se škrob rekristalizira, a između molekularnih lanaca formira se više uređena struktura, što dovodi do samo slične strukture u membrani . Visoka gustoća. Fraktalna dimenzija složenog uzorka je niža od diedele dviju čistih komponenti, jer se kroz sastavljanje međusobno vezanje molekularnih segmenata dviju komponenti ometaju, što rezultira gustoćom samo sličnih struktura. Suprotno tome, u sustavu spoja HPMC/A1081, fraktalna dimenzija HPS -a mnogo je niža od one u HPMC. To je zato što uvođenje hidroksipropilnih skupina u molekulama škroba značajno inhibira rekristalizaciju škroba. Samo slična struktura u drvetu je više. Istodobno, fraktalna dimenzija uzorka sloja HPMC/A1081 veća je od čistog HPS -a, što se također značajno razlikuje od složenog sustava HPMC/A939. Samo slična struktura, molekule HPMC sličnih lancu mogu ući u šupljinu svoje labave strukture, poboljšavajući gustoću samo slične strukture HPS-a, što ujedno ukazuje na to da HPS s visokom hidroksipropilnom supstitucijom može formirati ujednačeni kompleks nakon sastavljanja s HPMC. sastojci. Iz podataka o reološkim svojstvima, može se vidjeti da hidroksipropilacija može smanjiti viskoznost škroba, tako da se tijekom postupka sastavljanja razlika viskoznosti između dviju komponenti u sustavu za sastavljanje smanjuje, što je pogodnije za formiranje homogenog homogenog spoj.

Sl. 6-2 LNI (q) -LNQ uzorci i njegove krivulje za uklapanje za HPMC/HPS miješaju filmove s različitim hidroksipropilnim supstitucijskim stupnjem HPS-a

Tablica 6-1 Parametri fraktalne strukture HPS/HPMC miješa filmovi s različitim hidroksipropilnim supstitucijom stupnja HPS-a

For the composite membranes with the same compounding ratio, the fractal dimension also decreases with the increase of the substitution degree of hydroxypropyl group. Uvođenje hidroksipropila u molekulu HPS može smanjiti međusobnu vezivanje polimernih segmenata u sustavu spoja, smanjujući na taj način gustoću kompozitne membrane; HPS s visokom supstitucijom hidroksipropila ima bolju kompatibilnost s HPMC -om, lakše je formirati jednolične i guste spojeve. Stoga se gustoća samo slične strukture u kompozitnoj membrani smanjuje s povećanjem stupnja supstitucije HPS-a, što je rezultat zajedničkog utjecaja supstitucije stupnja HPS hidroksipropil i kompatibilnosti dviju komponenti u kompozitu sustav.

6.3.3 Analiza toplinske stabilnosti kompozitnih filmova HPMC/HPS s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila

Termogravimetrijski analizator korišten je za ispitivanje toplinske stabilnosti HPMC/HPS jestivih kompozitnih filmova s ​​različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila. Na slici 6-3 prikazana je termogravimetrijska krivulja (TGA) i njegovu krivulju stope gubitka težine (DTG) kompozitnih filmova s ​​različitim stupnjevima HPS-a hidroksipropil. Iz krivulje TGA može se vidjeti na slici 6-3 (a) da kompozitna membrana uzoraka s različitim HPS hidroksipropilnim supstitucijskim stupnjevima. Postoje dvije očigledne termogravimetrijske faze promjene s povećanjem temperature. Prvo, postoji mala faza mršavljenja na 30 ~ 180 ° C, što je uglavnom uzrokovano isparljivom vodom adsorbiranom od polisaharidne makromolekule. Postoji velika faza mršavljenja na 300 ~ 450 ° C, što je prava faza toplinske razgradnje, uglavnom uzrokovana toplinskom razgradnjom HPMC -a i HPS -a. Na slici se također može vidjeti da su krivulje gubitka težine HPS -a s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila slične i značajno različite od onih HPMC -a. Između dvije vrste krivulja mršavljenja za čisti HPMC i čiste HPS uzorke.

Iz krivulja DTG-a na slici 6-3 (b), vidi se da su temperature toplinske razgradnje čistih HPS-a različitih stupnjeva supstitucije hidroksipropila vrlo blizu, a temperature vršne toplinske razgradnje uzoraka A939 i A081 su 310 ° C su i 305 ° C, odnosno vršnja temperatura toplinske razgradnje čistog uzorka HPMC značajno je veća od one u HPS -u, a njegova vršna temperatura je 365 ° C; HPMC/HPS kompozitni film ima dva vrha toplinske razgradnje na DTG krivulji, što odgovara termičkoj degradaciji HPS i HPMC. Karakteristični vrhovi, koji ukazuju na to da postoji određeni stupanj odvajanja faze u kompozitnom sustavu s složenim omjerom od 5: 5, što je u skladu s rezultatima toplinske razgradnje kompozitnog filma s složenim omjerom 5: 5 u poglavlju 3 . Vrhunske temperature toplinske razgradnje uzoraka kompozitnih filmova HPMC/A1081 bile su 306 ° C i 363 ° C. Vrhunske temperature kompozitnih uzoraka filma premještene su na niže temperature od uzoraka čistih komponenti, što je ukazivalo da je toplinska stabilnost kompozitnih uzoraka smanjena. Za uzorke s istim omjerom složenja, vršna temperatura toplinske razgradnje smanjivala se s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, što ukazuje da se toplinska stabilnost kompozitnog filma smanjivala s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila. To je zato što uvođenje hidroksipropilnih skupina u molekule škroba smanjuje interakciju između molekularnih segmenata i inhibira uredno preuređivanje molekula. U skladu je s rezultatima da se gustoća sličnih struktura smanjuje s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila.

Sl. 6-3 TGA krivulje (a) i njihove krivulje derivata (DTG) (b) HPMC/HPS miješa filmove s različitim hidroksipropilnim supstitucijskim stupnjem HPS-a

6.3.4 Analiza mehaničkih svojstava kompozitnih membrana HPMC/HPS s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila HPS

Sl. 6-5 Vučna svojstva HPMC/HPS filmova s ​​različitim hidroksipropilnim supstitucijom stupnja HPS-a

Vučna svojstva kompozitnih filmova HPMC/HPS s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila HPS testirana su analizatorom mehaničkih svojstava na 25 ° C i 75% relativne vlage. Slike 6-5 prikazuju elastični modul (A), izduživanje pri prekidu (B) i vlačne čvrstoće (c) kompozitnih filmova s ​​različitim stupnjevima supstitucije HPS hidroksipropil. Na slici se može vidjeti da se za složeni sustav HPMC/A1081, s povećanjem sadržaja HPS -a, elastični modul i čvrstoća zatezanja kompozitnog filma postupno smanjuju, a izduživanje pri prekidu značajno se povećalo, što je bilo u skladu s 3.3. 5 Srednja i visoka vlaga. Rezultati kompozitnih membrana s različitim omjerima sastavljanja bili su dosljedni.

Za čiste HPS membrane, modul elastičnosti i vlačna čvrstoća povećavaju se sa smanjenjem stupnja supstitucije HPS hidroksipropila, što sugerira da hidroksipropilacija smanjuje krutost kompozitne membrane i poboljšava njezinu fleksibilnost. To je uglavnom zato što s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, hidrofilnost HPS-a raste, a struktura membrane postaje labavija, što je u skladu s rezultatom da se fraktalna dimenzija smanjuje s povećanjem stupnja supstitucije u malom kutu X- test raspršivanja zraka. Međutim, produljenje pri prekidu smanjuje se sa smanjenjem stupnja supstitucije HPS hidroksipropilne skupine, što je uglavnom zato što uvođenje hidroksipropilne skupine u molekulu škroba može inhibirati rekristalizaciju škroba. Rezultati su u skladu s povećanjem i smanjenjem.

Za kompozitnu membranu HPMC/HPS s istim omjerom spoja, elastični modul membranskog materijala povećava se s smanjenjem stupnja supstitucije hidroksipropila HPS -a, kao i vlačna čvrstoća i odstupanja pri smanjenju s smanjenjem stupnja supstitucije. Vrijedno je napomenuti da se mehanička svojstva kompozitnih membrana u potpunosti razlikuju s omjerom sastavljanja s različitim stupnjevima supstitucije HPS hidroksipropil. To je uglavnom zbog toga što mehanička svojstva kompozitne membrane ne utječu samo na stupanj zamjene HPS -a na strukturi membrane, već i kompatibilnost između komponenti u sustavu spoja. Viskoznost HPS -a smanjuje se s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, povoljnije je formirati ujednačen spoj sastavljanjem.

6.3.5 Analiza propusnosti kisika kompozitnih membrana HPMC/HPS s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila HPS -a

Oxidation caused by oxygen is the initial stage in many ways of causing food spoilage, so edible composite films with certain oxygen barrier properties can improve food quality and prolong food shelf life [108, 364]. Stoga su izmjerene stope prijenosa kisika HPMC/HPS kompozitnih membrana s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila HPS-a, a rezultati su prikazani na slici 5-6. Iz slike se može vidjeti da je propusnost kisika svih čistih HPS membrana mnogo niža od čistih HPMC membrana, što ukazuje da HPS membrane imaju bolja svojstva barijere kisika od HPMC membrane, što je u skladu s prethodnim rezultatima. Za čiste HPS membrane s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila, brzina prijenosa kisika raste s povećanjem stupnja supstitucije, što ukazuje na to da se područje na kojem kisik prožima u membranskom materijalu povećava. To je u skladu s analizom mikrostrukture malog kutnog raspršivanja rendgenskih zraka da struktura membrane postaje labava s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, tako da kanal prožimanja kisika u membrani postaje veći, a kisik u membrani Prožeti kako se područje povećava, brzina prijenosa kisika također se postupno povećava.

Sl. 6-6 Propusnost kisika HPS/HPMC filmova s ​​različitim hidroksipropilnim supstitucijskim stupnjem HPS-a

Za kompozitne membrane s različitim stupnjevima supstitucije HPS hidroksipropila, brzina prijenosa kisika opada s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila. To je uglavnom zato što u sustavu miješanja 5:5, HPS postoji u obliku dispergirane faze u HPMC kontinuiranoj fazi niske viskoznosti, a viskoznost HPS-a opada s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila. Što je razlika u viskoznosti manja, to je pogodnije za stvaranje homogenog spoja, to je kanal za prodiranje kisika u materijalu membrane krivudaviji i manja je brzina prijenosa kisika.

6.4 Sažetak poglavlja

U ovom su poglavlju pripremljeni HPMC/HPS jestivi kompozitni filmovi bacanjem HPS -a i HPMC -a s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila i dodavanjem polietilen glikola kao plastifikatora. The effect of different HPS hydroxypropyl substitution degrees on the crystal structure and microdomain structure of the composite membrane was studied by synchrotron radiation small-angle X-ray scattering technology. The effects of different HPS hydroxypropyl substitution degrees on the thermal stability, mechanical properties and oxygen permeability of composite membranes and their laws were studied by thermogravimetric analyzer, mechanical property tester and oxygen permeability tester. Glavni nalazi su sljedeći:

1. Za kompozitnu membranu HPMC/HPS s istim omjerom sastavljanja, s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, područje vrha kristalizacije koja odgovara HPS -u na 5.30 smanjuje se, dok se područje vrha kristalizacije koja odgovara HPMC -u na 7.70 ne mijenja mnogo, što ukazuje na to hidroksipropilacija škroba može inhibirati rekristalizaciju škroba u kompozitnom filmu.
2. U usporedbi s membranama čiste komponente HPMC i HPS -a, područja vrha kristalizacije HPS -a (5.30) i HPMC (7.70) kompozitnih membrana su smanjena, što ukazuje da kroz kombinaciju dviju, i HPMC i HPS mogu biti učinkoviti u Kompozitne membrane. Rekristalizacija druge komponente igra određenu inhibitornu ulogu.
3. Sve HPMC/HPS kompozitne membrane pokazale su samo sličnu fraktalnu strukturu mase. Za kompozitne membrane s istim omjerom spojeva, gustoća materijala membrane značajno se smanjila s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila; niska HPS hidroksipropilna supstitucija Gustoća kompozitnog membranskog materijala značajno je niža od one dvokomponentnog materijala, dok je gustoća kompozitnog membranskog materijala s visokim HPS hidroksipropilnim stupnjem supstitucije veća od one čiste HPS membrane, koja je Uglavnom zbog gustoće kompozitne membrane istovremeno utječe. Učinak hidroksipropilacije HPS -a na smanjenje vezanja polimernog segmenta i kompatibilnost između dviju komponenti spojnog sustava.
4. Hidroksipropilacija HPS -a može smanjiti toplinsku stabilnost kompozitnih filmova HPMC/HPS, a vršna temperatura toplinske razgradnje kompozitnih filmova prebacuje se u regiju niske temperature s povećanjem supstitucije hidroksipropila, što je zbog molekula hidroksipropila u škropil. Uvod smanjuje interakciju između molekularnih segmenata i inhibira uredno preuređivanje molekula.
5. Elastični modul i vlačna čvrstoća čiste HPS membrane smanjili su se s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila HPS -a, dok se produženje pri prekidu povećavalo. To je uglavnom zbog toga što hidroksipropilacija inhibira rekristalizaciju škroba i čini kompozitni film da tvori labaviju strukturu.
6. Elastični modul kompozitnog filma HPMC/HPS smanjio se s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila HPS -a, ali na zateznu čvrstoću i produženje pri prekidu povećavali su se, jer na mehanička svojstva kompozitnog filma nije utjecala stupanj supstitucije HPS hidroksipropil. In addition to the influence of, it is also affected by the compatibility of the two components of the compound system.
7. Propusnost kisika čistih HPS povećava se s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, jer hidroksipropilacija smanjuje gustoću HPS amorfne regije i povećava područje propusnosti kisika u membrani; Kompozitna membrana HPMC/HPS Propusnost kisika smanjuje se s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, što je uglavnom zato što hiperhidroksipropilirani HPS ima bolju kompatibilnost s HPMC -om, što vodi na povećanu multičnost kanala kisika u membranu. Smanjena propusnost kisika.

Gornji eksperimentalni rezultati pokazuju da su makroskopska svojstva poput mehaničkih svojstava, toplinske stabilnosti i propusnosti kisika kompozitnih membrana HPMC/HPS usko povezana s njihovom unutarnjom kristalnom strukturom i strukturom amorfne regije, na koje ne utječe samo HPS hidroksipropil supstitucija, već i na HPS hidroksipropil, već također po kompleksu. Utjecaj dvokomponentne kompatibilnosti ligand sustava.

Zaključak i izgledi

1. Zaključak

U ovom su radu složeni toplinski gel HPMC i HPL HPL HPS, a konstruiran je HPMC/HPS hladni i vrući sustav za obrnuto gel. Koncentracija otopine, omjer sastavljanja i učinak smicanja na spojni sustav sustavno se proučavaju utjecaj reoloških svojstava kao što su viskoznost, indeks protoka i tiksotropija, u kombinaciji s mehaničkim svojstvima, dinamičkim termomehaničkim svojstvima, propusnosti kisika, svojstva prijenosa svjetla i termičke stabilnosti Kompozitni filmovi pripremljeni metodom lijevanja. Sveobuhvatna svojstva i jod vino bojenje kompatibilnosti, faznog prijelaza i fazne morfologije kompozitnog sustava proučavani su optičkom mikroskopijom, a uspostavljen je odnos između mikrostrukture i makroskopskih svojstava HPMC/HPS -a. Da bi se kontrolirala svojstva kompozita kontrolirajući faznu strukturu i kompatibilnost kompozitnog sustava HPMC/HPS prema odnosu između makroskopskih svojstava i mikromorfološke strukture kompozitnog sustava HPMC/HPS. Proučavanjem učinaka kemijski modificiranih HPS -a s različitim stupnjevima na reološka svojstva, svojstva gela, mikrostrukturu i makroskopska svojstva membrana, odnos između mikrostrukture i makroskopskih svojstava HPMC/HPS hladnog i hot inverznog sustava gela. Odnos između njih dvojice i fizički model uspostavljen je kako bi se razjasnio mehanizam gelacije i njezini utjecajni čimbenici i zakoni hladnog i vrućeg gela u spojnom sustavu. Relevantne studije izvukle su sljedeće zaključke.

1. Promjena omjera smjese HPMC/HPS sustava spojeva može značajno poboljšati reološka svojstva kao što su viskoznost, fluidnost i tiksotropija HPMC-a na niskim temperaturama. Dalje je proučavan odnos između reoloških svojstava i mikrostrukture složenog sustava. Konkretni rezultati su sljedeći:

(1) Pri niskoj temperaturi složeni sustav je kontinuirana faza faza faza „morska-otoka“ struktura, a prijelaz kontinuiranog faza događa se pri 4: 6 sa smanjenjem omjera spoja HPMC/HPS. Kad je omjer složenja visok (više HPMC sadržaja), HPMC s niskom viskoznošću je kontinuirana faza, a HPS je raspršena faza. Za sustav složenih HPMC/HPS, kada je komponenta niske viskoznosti kontinuirana faza, a komponenta visoke viskoznosti kontinuirana faza, doprinos viskoznosti kontinuirane faze viskoznosti složenog sustava značajno se razlikuje. Kad je HPMC niske viskoznosti kontinuirana faza, viskoznost spojnog sustava uglavnom odražava doprinos viskoznosti kontinuirane faze; Kad je HPS visoke viskoznosti kontinuirana faza, HPMC kao raspršena faza smanjit će viskoznost HPS visoke viskoznosti. učinak. S povećanjem sadržaja HPS-a i koncentracije otopine u sustavu spoja, pojačano se povećavala pojava viskoznosti i stanjivanja smicanja složenog sustava, fluidnost se smanjivala, a poboljšanje čvrstog ponašanja složenog sustava. Viskoznost i tiksotropija HPMC -a uravnotežena su formulacijom s HPS -om.

(2) Za sustav sastojanja od 5: 5, HPMC i HPS mogu formirati kontinuirane faze pri niskim i visokim temperaturama. Ova promjena fazne strukture može značajno utjecati na kompleksnu viskoznost, viskoelastična svojstva, ovisnost o frekvenciji i svojstva gela kompleksnog gela. Kao dispergirane faze, HPMC i HPS mogu odrediti reološka svojstva i svojstva gela HPMC/HPS sustava spojeva pri visokim odnosno niskim temperaturama. Viskoelastične krivulje HPMC/HPS kompozitnih uzoraka bile su u skladu s HPS -om na niskoj temperaturi i HPMC na visokoj temperaturi.

(3) Uspostavljen je odnos između mikrostrukture, reoloških svojstava i svojstava gela kompozitnog sustava HPMC/HPS. I nagla promjena u krivulji viskoznosti složenog sustava i tan delta vrh na krivulji faktora gubitka pojavljuju se na 45 °C, što je u skladu s fenomenom ko-kontinuirane faze opaženim na mikrografiji (na 45 °C).

1. Proučavanjem mikrostrukture i mehaničkih svojstava, dinamičkih termomehaničkih svojstava, propusnosti svjetlosti, propusnosti kisika i toplinske stabilnosti kompozitnih membrana pripremljenih u različitim omjerima smjese i koncentracijama otopina, u kombinaciji s tehnologijom optičke mikroskopije bojenja jodom, istraživanje morfologije faza, prijelaza faza i kompatibilnosti kompleksa te je utvrđen odnos između mikrostrukture i makroskopskih svojstava kompleksa. Specifični rezultati su sljedeći:

(1) Ne postoji očito dvofazno sučelje u SEM slika kompozitnih filmova s ​​različitim omjerima složenih. Većina kompozitnih filmova ima samo jednu staklenu prijelaznu točku u DMA rezultatima, a većina kompozitnih filmova ima samo jedan vrh toplinske razgradnje u DTG krivulji. Oni zajedno ukazuju na to da HPMC ima određenu kompatibilnost s HPS -om.

(2) Relativna vlaga ima značajan utjecaj na mehanička svojstva kompozitnih filmova HPMC/HPS, a stupanj njegovog učinka povećava se s povećanjem sadržaja HPS -a. Pri nižoj relativnoj vlažnosti, i elastični modul i zatezna čvrstoća kompozitnih filmova povećavali su se s povećanjem sadržaja HPS -a, a produženje na prekidu kompozitnih filmova bilo je značajno niže od onog u čistim komponentnim filmovima. S porastom relativne vlage, elastični modul i vlačna čvrstoća kompozitnog filma smanjili su se, a produženje pri prekidu značajno se povećalo, a odnos između mehaničkih svojstava kompozitnog filma i omjera sastavljanja pokazao je potpuno suprotni obrazac promjene pod različitim relativna vlaga. Mehanička svojstva kompozitnih membrana s različitim omjerima sastavljanja pokazuju sjecište u različitim uvjetima relativne vlage, što pruža mogućnost optimizacije performansi proizvoda u skladu s različitim zahtjevima aplikacije.

(3) Uspostavljen je odnos između mikrostrukture, faznog prijelaza, prozirnosti i mehaničkih svojstava kompozitnog sustava HPMC/HPS. a. Najniža točka transparentnosti spojnog sustava u skladu je s faznom prijelaznom točkom HPMC -a iz kontinuirane faze u raspršenu fazu i minimalnoj točki smanjenja zateznog modula. b. Youngov modul i izduživanje pri prekidu smanjuju se s povećanjem koncentracije otopine, što je uzročno povezano s morfološkom promjenom HPMC -a od kontinuirane faze do raspršene faze u sustavu spoja.

(4) Dodavanje HPS -a povećava mučilu kanala propusnosti kisika u kompozitnoj membrani, značajno smanjuje propusnost kisika membrane i poboljšava performanse barijere kisika HPMC membrane.

1. Proučavan je učinak kemijske modifikacije HPS-a na reološka svojstva kompozitnog sustava i opsežna svojstva kompozitne membrane kao što su kristalna struktura, struktura amorfne regije, mehanička svojstva, propusnost kisika i toplinska stabilnost. Konkretni rezultati su sljedeći:

(1) The hydroxypropylation of HPS can reduce the viscosity of the compound system at low temperature, improve the fluidity of the compound solution, and reduce the phenomenon of shear thinning; Hidroksipropilacija HPS-a može suziti linearno viskoelastično područje spojnog sustava, smanjiti temperaturu faznog prijelaza u sustavu složenog HPMC/HPS-a i poboljšati čvrsto ponašanje složenog sustava na niskoj temperaturi i fluidnost na visokoj temperaturi.

(2) Hidroksipropilacija HPS-a i poboljšanje kompatibilnosti dviju komponenti mogu značajno inhibirati rekristalizaciju škroba u membrani i promicati stvaranje labavije samo slične strukture u kompozitnoj membrani. Uvođenje glomaznih hidroksipropilnih skupina u molekularni lanac škroba ograničava uzajamno vezanje i uredno preuređivanje molekularnih segmenata HPS, što je rezultiralo stvaranjem više slične samo slične strukture HPS-a. Za složeni sustav, povećanje stupnja supstitucije hidroksipropila omogućava molekulama HPMC-a poput lanaca da uđu u labavu šupljinu HPS, što poboljšava kompatibilnost složenog sustava i poboljšava gustoću samo slične strukture HPS-a. Kompatibilnost složenog sustava raste s povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropilne skupine, što je u skladu s rezultatima reoloških svojstava.

(3) Makroskopska svojstva kao što su mehanička svojstva, toplinska stabilnost i propusnost kisika HPMC/HPS kompozitne membrane usko su povezana s njezinom unutarnjom kristalnom strukturom i strukturom amorfnog područja. Kombinirani učinak dvaju učinaka kompatibilnosti dviju komponenti.

1. Proučavanjem učinaka koncentracije otopine, temperature i kemijske modifikacije HPS-a na reološka svojstva spojnog sustava, raspravlja se o mehanizmu gelacije HPMC/HPS-ovog sustava inverznog gel-gelskog sustava. Konkretni rezultati su sljedeći:

(1) postoji kritična koncentracija (8%) u sustavu spoja, ispod kritične koncentracije, HPMC i HPS postoje u neovisnim molekularnim lancima i faznim regijama; Kada se postigne kritična koncentracija, u otopini se formira HPS faza kao kondenzat. Centar gela je struktura mikrogela povezana isprepletenim molekularnim lancima HPMC; Iznad kritične koncentracije, isprepletanje je složenije, a interakcija jača, a otopina pokazuje ponašanje slično onome od rastope polimera.

(2) Složeni sustav ima prijelaznu točku kontinuirane faze s promjenom temperature, koja je povezana s ponašanjem gela HPMC -a i HPS -a u složenom sustavu. Na niskim temperaturama, viskoznost HPMC značajno je niža od HPS-a, tako da HPMC tvori kontinuiranu fazu koja okružuje fazu HPS gel visoke viskoznosti. Na rubovima dviju faza, hidroksilne skupine na lancu HPMC gube dio svoje vezivne vode i tvore intermolekularne vodikove veze s molekularnim lancem HPS. Tijekom postupka grijanja, molekularni lanci HPS -a pomakli su se zbog apsorbiranja dovoljno energije i nastali vodikovim vezama s molekulama vode, što je rezultiralo puknulom strukture gela. Istodobno, uništene su strukture vodenog kaveza i vodenih školjki na lancima HPMC-a i postupno puknule kako bi se izložile hidrofilne skupine i hidrofobne klastere. Na visokoj temperaturi, HPMC tvori strukturu mreže gela zbog intermolekularne vodikove veze i hidrofobne povezanosti, te tako postaje faza visoke viskoznosti koja se raspršila u kontinuiranoj fazi slučajnih zavojnica HPS-a.

(3) S povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila HPS -a, kompatibilnost složenog sustava HPMC/HPS poboljšava se, a temperatura faznog prijelaza u sustavu spoja pomiče se na nisku temperaturu. S povećanjem stupnja supstitucije hidroksipropila, u otopini HPS -a postoji više rastegnutih spiralnih fragmenata, što može tvoriti više intermolekularnijih vodikovih veza s molekularnim lancem HPMC na granici dviju faza, čime formira ujednačelju strukturu. Hidroksipropilacija smanjuje viskoznost škroba, tako da je razlika viskoznosti između HPMC i HPS -a u spoju sužena, što pogoduje formiranju homogenijeg spoja, a minimalna vrijednost razlike viskoznosti između dviju komponenti pomiče se na nisko temperaturna regija.

2. Bodovi inovacije

1. Design and construct the HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel compound system, and systematically study the unique rheological properties of this system, especially the concentration of compound solution, compound ratio, temperature and chemical modification of components. The influence laws of the rheological properties, gel properties and compatibility of the compound system were further studied, and the phase morphology and phase transition of the compound system were further studied combined with the observation of the iodine dyeing optical microscope, and the micro-morphological Struktura složenog sustava utvrđena je- reološka svojstva svojstava-gela. For the first time, the Arrhenius model was used to fit the gel formation law of the cold and hot reversed-phase composite gels in different temperature ranges.

2. The phase distribution, phase transition and compatibility of HPMC/HPS composite system were observed by iodine dyeing optical microscope analysis technology, and the transparency-mechanical properties were established by combining the optical properties and mechanical properties of composite films. Odnos mikrostrukture i makroskopskih svojstava kao što su morfologija svojstava-faza i morfologija-faza koncentracije-mehanička svojstva-faza. To je prvi put da izravno promatraju zakon o promjeni morfologije faze ovog složenog sustava s omjerom sastavljanja, temperaturom i koncentracijom, posebno uvjetima faznog prijelaza i utjecajem faznog prijelaza na svojstva spojnog sustava.

3. Kristalna struktura i amorfna struktura kompozitnih membrana s različitim stupnjevima supstitucije hidroksipropila HPS proučavali su saksovi, a mehanizam gelacije i utjecaj kompozitnih gelova raspravljani su u kombinaciji s reološkim rezultatima i makroskopskim svojstvima poput propusnosti kompozita. Čimbenici i zakoni, prvi je put utvrđeno da je viskoznost kompozitnog sustava povezana s gustoćom samo slične strukture u kompozitnoj membrani i izravno određuje makroskopska svojstva poput propusnosti kisika i mehaničkih svojstava kompozita membrana i uspostavlja reološka svojstva-mikrostrukture-membrana odnosa između svojstava materijala.

3. Outlook

In recent years, the development of safe and edible food packaging materials using renewable natural polymers as raw materials has become a research hotspot in the field of food packaging. U ovom se radu prirodni polisaharid koristi kao glavna sirovina. Spojenjem HPMC -a i HPS -a, troškovi sirovina su smanjeni, poboljšavaju se performanse obrade HPMC -a na niskoj temperaturi, a poboljšane su performanse barijere kisika kompozitne membrane. Through the combination of rheological analysis, iodine dyeing optical microscope analysis and composite film microstructure and comprehensive performance analysis, the phase morphology, phase transition, phase separation and compatibility of the cold-hot reversed-phase gel composite system were studied. Uspostavljen je odnos između mikrostrukture i makroskopskih svojstava kompozitnog sustava. Prema odnosu između makroskopskih svojstava i mikromorfološke strukture kompozitnog sustava HPMC/HPS, fazna struktura i kompatibilnost kompozitnog sustava mogu se kontrolirati za kontrolu kompozitnog materijala. Istraživanje u ovom radu ima važan važan značaj za stvarni proizvodni proces; Raspravlja se o mehanizmu formiranja, utjecajnih čimbenika i zakona hladnih i vrućih inverznih kompozitnih gelova, što je sličan kompozitni sustav hladnih i vrućih inverznih gelova. Istraživanje ovog rada pruža teorijski model za pružanje teorijskih smjernica za razvoj i primjenu posebnih pametnih materijala pod kontrolom temperature. Rezultati istraživanja u ovom radu imaju dobru teorijsku vrijednost. Istraživanje ovog rada uključuje sjecište hrane, materijala, gela i sastavljanja i drugih disciplina. Zbog ograničenja vremenskih i istraživačkih metoda, istraživanje ove teme i dalje ima mnogo nedovršenih točaka, koje se mogu produbiti i poboljšati od sljedećih aspekata. proširiti:

Teoretski aspekti:

1. Kako bi se istražili učinci različitih omjera grana lanca, molekularne težine i sorti HPS -a na reološka svojstva, svojstva membrane, morfologiju faze i kompatibilnost složenog sustava i istražiti zakon njegovog utjecaja na mehanizam za stvaranje gela u spoju sustav.
2. Istražite učinke stupnja supstitucije hidroksipropila HPMC, stupnjeva supstitucije metoksila, molekularne težine i izvora na reološka svojstva, svojstva gela, svojstva membrane i kompatibilnost sustava kompatibilnosti spoja i analizirati učinak HPMC kemijske modifikacije na kondenzaciju spoja. Utjecaj vladavine mehanizma za formiranje gela.
3. Utjecaj soli, pH, plastifikatora, sredstva za umrežavanje, antibakterijskog sredstva i drugih složenih sustava na reološka svojstva, svojstva gela, strukturu membrane i svojstva i njihovi zakoni.

Primjena:

1. Optimizirajte formulu za primjenu pakiranja paketića sa začinima, paketića s povrćem i čvrstih juha i proučite učinak očuvanja začina, povrća i juha tijekom razdoblja skladištenja, mehanička svojstva materijala i promjene u performansama proizvoda kada su izloženi vanjskim silama , te topljivost vode i higijenski indeks materijala. Također se može nanijeti na granuliranu hranu kao što su čaj od kave i mlijeka, kao i jestivo pakiranje kolača, sireva, deserta i druge hrane.
2. Optimize the formula design for the application of botanical medicinal plant capsules, further study the processing conditions and the optimal selection of auxiliary agents, and prepare hollow capsule products. Ispitivani su fizički i kemijski pokazatelji poput kriznosti, vremena dezintegracije, sadržaja teških metala i sadržaja mikroba.
3. Za primjenu u svježem stanju voća i povrća, mesnih proizvoda itd., u skladu s različitim metodama obrade prskanjem, uranjanjem i bojanjem, odaberite odgovarajuću formulu i proučite stopu trulog voća, gubitak vlage, potrošnju hranjivih tvari, tvrdoću od povrća nakon pakiranja tijekom razdoblja skladištenja, sjaj i okus i drugi pokazatelji; Boja, pH, TVB-N vrijednost, tiobarbiturna kiselina i broj mikroorganizama mesnih proizvoda nakon pakiranja.