Etid sou konpòtman reolojik konjak glucomannan ak sistèm konpoze idroksipropil methylcellulose

Sistèm konpoze konjac glucomannan (KGM) ak hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) te pran kòm objè rechèch la, ak tès la taye fiks, frekans ak tanperati bale yo te pote soti sou sistèm nan konpoze pa rheometer wotasyon. Enfliyans nan fraksyon mas solisyon ak rapò konpoze sou viskozite ak pwopriyete reolojik nan sistèm konpoze KGM / HPMC te analize. Rezilta yo montre ke sistèm konpoze KGM/HPMC a se yon likid ki pa Newtonian, ak ogmantasyon nan fraksyon mas ak kontni KGM nan sistèm nan diminye likidite nan solisyon an konpoze ak ogmante viskozite a. Nan eta sol la, KGM ak HPMC chèn molekilè fòme yon estrikti plis kontra enfòmèl ant nan entèraksyon idrofob. Ogmante fraksyon nan mas sistèm ak kontni KGM se fezab nan kenbe estabilite nan estrikti a. Nan sistèm nan fraksyon mas ba, ogmante kontni an nan KGM se benefisye fòmasyon nan jèl tèrmotropik; pandan ke yo nan sistèm nan fraksyon mas segondè, ogmante kontni an nan HPMC se fezab nan fòmasyon nan jèl tèrmotropik.

Mo kle:konjak glikomannan; hydroxypropyl methylcellulose; konpoze; konpòtman reolojik

Polisakarid natirèl yo lajman ki itilize nan endistri manje akòz epesman, emulsifyan ak pwopriyete geling yo. Konjac glucomannan (KGM) se yon polisakarid plant natirèl, ki konpoze deβ-D-glikoz akβ-D-mannose nan yon rapò de 1.6:1, de yo lye paβ-1,4 lyezon glikozidik, nan C- Gen yon ti kantite asetil nan pozisyon 6 (apeprè 1 asetil pou chak 17 résidus). Sepandan, gwo viskozite ak likidite pòv nan solisyon akeuz KGM limite aplikasyon li nan pwodiksyon an. Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) se yon etè propylène glycol nan methylcellulose, ki fè pati etè seluloz ki pa iyonik. HPMC se fim-fòme, dlo-idrosolubl, ak renouvlab. HPMC gen viskozite ki ba ak fòs jèl nan tanperati ki ba, ak pèfòmans pwosesis relativman pòv, men li ka fòme yon jèl solid ki sanble relativman gluan nan tanperati ki wo, kidonk anpil pwosesis pwodiksyon yo dwe te pote soti nan tanperati ki wo, sa ki lakòz gwo konsomasyon enèji pwodiksyon. Depans pwodiksyon yo wo anpil. Literati a montre ke inite mannoz ki pa ranplase sou chèn molekilè KGM ka fòme yon rejyon asosyasyon idrofob ki fèb ak gwoup idrofob sou chèn molekilè HPMC atravè entèraksyon idrofob. Estrikti sa a ka retade ak pasyèlman anpeche jelasyon tèmik HPMC ak bese tanperati jèl HPMC. Anplis de sa, nan gade nan pwopriyete yo ki ba-viskozite nan HPMC nan tanperati relativman ba, li prevwa ke konpoze li yo ak KGM ka amelyore pwopriyete yo-wo viskozite nan KGM ak amelyore pèfòmans pwosesis li yo. Se poutèt sa, papye sa a pral konstwi yon sistèm konpoze KGM/HPMC pou eksplore enfliyans fraksyon mas solisyon ak rapò konpoze sou pwopriyete reolojik sistèm KGM/HPMC, epi bay yon referans teyorik pou aplikasyon sistèm konpoze KGM/HPMC nan. endistri manje a.

1. Materyèl ak metòd

1.1 Materyèl ak reyaktif

Hydroxypropyl methylcellulose, KIMA CHEMICAL CO.,LTD, fraksyon mas 2%, viskozite 6 mPa·s; fraksyon mas metoksid 28% ~ 30%; fraksyon mas hydroxypropyl 7.0% ~ 12%.

Konjac glucomannan, Wuhan Johnson Konjac Food co, Ltd., 1 wt% viskozite solisyon akeuz≥28 000 mPa·s.

1.2 Enstriman ak ekipman

MCR92 wotasyon rheometer, Anton Paar co, Ltd, Otrich; UPT-II-10T ultrapure dlo machin, Sichuan Youpu Ultrapure Teknoloji co, Ltd.; AB-50 elektwonik balans analyse, Swiss Mette konpayi; LHS-150HC konstan tanperati beny dlo, Wuxi Huaze Teknoloji co, Ltd; JJ-1 Elektrik Stirrer, Jintan Medical Instrument Factory, Jiangsu Province.

1.3 Preparasyon nan solisyon konpoze

Peze HPMC ak KGM poud ak yon sèten rapò konpoze (rapò mas: 0:10, 3:7, 5:5, 7:3, 10:0), tou dousman ajoute yo nan dlo deyonize nan yon 60.°C beny dlo, epi brase pou 1.5 ~ 2 h pou fè li gaye respire, epi prepare 5 kalite solisyon gradyan ak fraksyon total mas solid nan 0.50%, 0.75%, 1.00%, 1.25%, ak 1.50%, respektivman.

1.4 Tès pwopriyete reolojik solisyon konpoze

Tès taye fiks: Koub reolojik solisyon konpoze KGM/HPMC te mezire lè l sèvi avèk yon kòn CP50 ak plak, diferans ki genyen ant plak anwo ak pi ba yo te fiks nan 0.1 mm, tanperati mezi a te 25.°C, ak seri pousantaj taye taye a te 0.1 a 100 s-1.

Souch eskanè (detèminasyon rejyon viscoelastik lineyè): Sèvi ak plak PP50 pou mezire rejyon viskoelastik lineyè a ak lwa chanjman modil solisyon konpoze KGM/HPMC, mete espas la a 1.000 mm, frekans fiks a 1Hz, ak tanperati mezi a 25.°C. Ranje a souch se 0.1% ~ 100%.

Bale frekans: Sèvi ak yon plak PP50 pou mezire chanjman modil la ak depandans frekans solisyon konpoze KGM/HPMC. Espas la mete sou 1.000 mm, souch la se 1%, tanperati mezi a se 25.°C, ak ranje frekans lan se 0.1-100 Hz.

Tanperati eskanè: Modil la ak depandans tanperati li nan solisyon konpoze KGM/HPMC yo te mezire lè l sèvi avèk yon plak PP50, yo te mete espas la a 1.000 mm, frekans fiks la te 1 Hz, deformation la te 1%, ak tanperati a te soti nan 25. rive 90°C.

2. Rezilta ak analiz

2.1 Analiz koub koule nan sistèm konpoze KGM / HPMC

Viskozite kont koub pousantaj taye nan solisyon KGM/HPMC ak diferan rapò konpoze nan fraksyon mas diferan. Likid ki gen viskozite se yon fonksyon lineyè pousantaj taye yo rele likid Newtonyen, otreman yo rele likid ki pa Newtonyen. Li ka wè nan koub la ke viskozite nan solisyon KGM ak solisyon konpoze KGM / HPMC diminye ak ogmantasyon nan pousantaj taye; pi wo kontni an KGM, pi wo a fraksyon nan mas sistèm, ak pi evidan nan fenomèn nan mens taye nan solisyon an. Sa montre ke KGM ak KGM/HPMC sistèm konpoze yo se likid ki pa Newtonian, ak kalite likid KGM/HPMC sistèm konpoze sitou detèmine pa KGM.

Soti nan endèks la koule ak koyefisyan viskozite nan solisyon KGM/HPMC ak fraksyon mas diferan ak diferan rapò konpoze, li ka wè ke n valè yo nan KGM, HPMC ak KGM/HPMC sistèm konpoze yo tout mwens pase 1, ki endike ke solisyon yo se tout likid pseudoplastic. Pou sistèm nan konpoze KGM / HPMC, ogmantasyon nan fraksyon nan mas nan sistèm nan pral lakòz entanglement ak lòt entèraksyon ant chèn yo molekilè HPMC ak KGM nan solisyon an, ki pral diminye mobilite nan chenn yo molekilè, kidonk diminye valè n nan. sistèm nan. An menm tan an, ak ogmantasyon nan kontni KGM, entèraksyon ki genyen ant chenn molekilè KGM nan sistèm KGM / HPMC amelyore, kidonk diminye mobilite li yo ak sa ki lakòz yon diminisyon nan valè n. Okontrè, valè K nan solisyon an konpoze KGM/HPMC ogmante kontinyèlman ak ogmantasyon nan fraksyon nan mas solisyon ak kontni KGM, ki se sitou akòz ogmantasyon nan fraksyon nan mas sistèm ak kontni KGM, ki tou de ogmante kontni an nan gwoup idrofil nan sistèm nan. , ogmante entèraksyon an molekilè nan chèn molekilè a ak ant chèn yo, kidonk ogmante reyon idrodinamik molekil la, ki fè li mwens chans yo dwe oryante anba aksyon an nan fòs taye ekstèn ak ogmante viskozite a.

Valè teyorik viskozite zewo-chea sistèm konpoze KGM/HPMC a ka kalkile dapre prensip somasyon logaritmik ki anwo yo, epi valè eksperimantal li yo ka jwenn pa Carren fitting ekstrapolasyon koub to viskozite-shear la. Konpare valè prevwa viskozite zewo-shear nan sistèm konpoze KGM/HPMC ak fraksyon mas diferan ak diferan rapò konpoze ak valè eksperimantal la, li ka wè valè aktyèl viskozite zewo-shear nan konpoze KGM/HPMC. solisyon pi piti pase valè teyorik la. Sa a te endike ke yon nouvo asanble ak yon estrikti dans te fòme nan sistèm nan konplèks nan KGM ak HPMC. Etid ki deja egziste yo te montre ke inite mannoz ki pa ranplase sou chèn molekilè KGM ka kominike avèk gwoup idrofob yo sou chèn molekilè HPMC pou fòme yon rejyon asosyasyon idrofob ki fèb. Li espekile ke nouvo estrikti asanble a ak yon estrikti relativman dans se sitou fòme nan entèraksyon idrofob. Lè rapò a KGM ba (HPMC> 50%), valè aktyèl la nan viskozite zewo-chea nan sistèm KGM/HPMC a pi ba pase valè teyorik la, ki endike ke nan kontni ki ba KGM, plis molekil patisipe nan pi dans nouvo. estrikti. Nan fòmasyon nan, viskozite zewo-chea nan sistèm lan redwi plis.

2.2 Analiz de koub bale souch nan sistèm konpoze KGM / HPMC

Soti nan koub relasyon yo nan modil ak souch taye nan solisyon KGM / HPMC ak fraksyon mas diferan ak diferan rapò konpoze, li ka wè ke lè souch la taye se mwens pase 10%, G la′ak G″nan sistèm nan konpoze fondamantalman pa ogmante ak tansyon an taye. Sepandan, li montre ke nan ranje sa a souch taye, sistèm nan konpoze ka reponn a stimuli ekstèn nan chanjman nan konfòmasyon chèn molekilè, ak estrikti nan sistèm nan konpoze pa domaje. Lè tansyon an taye lenn se> 10%, ekstèn la Anba aksyon an nan fòs taye lenn, vitès la dekonekte nan chenn molekilè nan sistèm nan konplèks pi gran pase vitès la taye, G.′ak G″kòmanse diminye, epi sistèm nan antre nan rejyon viskoelastik ki pa lineyè. Se poutèt sa, nan tès frekans dinamik ki vin apre a, yo te chwazi paramèt tansyon taye kòm 1% pou tès la.

2.3 Analiz koub bale frekans nan sistèm konpoze KGM / HPMC

Varyasyon koub nan modil depo ak modil pèt ak frekans pou solisyon KGM / HPMC ak diferan rapò konpoze anba fraksyon mas diferan. Modil depo G 'reprezante enèji ki ka refè apre depo tanporè nan tès la, ak modil pèt G" vle di enèji ki nesesè pou koule inisyal la, ki se yon pèt irevokabl epi finalman transfòme nan chalè taye. Li ka wè ke, ak Kòm frekans osilasyon an ogmante, modil la pèt G″toujou pi gran pase modil depo G′, ki montre konpòtman likid. Nan seri frekans tès la, modil depo G 'ak modil pèt G" ogmante ak ogmantasyon frekans osilasyon an. Sa a se sitou akòz lefèt ke ak ogmantasyon nan frekans osilasyon an, segman yo chèn molekilè nan sistèm nan pa gen tan refè nan deformation la nan yon ti tan Eta anvan an, konsa montre fenomèn nan ke plis enèji ka estoke ( pi gwo G′) oswa bezwen pèdi (G″).

Avèk ogmantasyon frekans osilasyon an, modil depo sistèm lan tonbe toudenkou, epi ak ogmantasyon nan fraksyon mas ak kontni KGM nan sistèm nan, pwen frekans gout toudenkou ogmante piti piti. Gout la toudenkou ka akòz destriksyon nan estrikti nan kontra enfòmèl ant ki te fòme pa asosyasyon an idrofob ant KGM ak HPMC nan sistèm nan pa taye ekstèn. Anplis, ogmantasyon nan fraksyon mas sistèm ak kontni KGM se benefisye kenbe estabilite nan estrikti a dans, ak ogmante valè frekans ekstèn ki detwi estrikti a.

2.4 Tanperati analiz koub analiz KGM/HPMC sistèm konpoze

Soti nan koub yo nan modil depo ak modil pèt nan solisyon KGM / HPMC ak fraksyon mas diferan ak diferan rapò konpoze, li ka wè ke lè fraksyon nan mas nan sistèm nan se 0.50%, G la′ak G″nan solisyon HPMC diman chanje ak tanperati. , ak G″> G′, viskozite sistèm nan domine; lè fraksyon mas la ogmante, G′nan solisyon HPMC an premye rete san chanjman epi apre sa ogmante sevè, ak G′ak G″kwaze nan anviwon 70°C (Tanperati pwen entèseksyon an se pwen jèl la), ak sistèm nan fòme yon jèl nan moman sa a, konsa endike ke HPMC se yon jèl tèmik pwovoke. Pou solisyon KGM a, lè fraksyon mas sistèm lan se 0.50% ak 0.75%, G a.′ak G nan sistèm nan "montre yon tandans diminisyon; lè fraksyon mas la ogmante, G' ak G" nan solisyon KGM premye diminye epi apre sa ogmante siyifikativman, sa ki endike ke solisyon KGM montre pwopriyete ki sanble ak jèl nan fraksyon mas segondè ak tanperati ki wo.

Avèk ogmantasyon tanperati a, G′ak G″nan sistèm nan konplèks KGM/HPMC premye diminye ak Lè sa a, ogmante anpil, ak G′ak G″parèt pwen entèseksyon, ak sistèm nan fòme yon jèl. Lè molekil HPMC yo nan tanperati ki ba, lyezon idwojèn fèt ant gwoup idrofil yo sou chèn molekilè ak molekil dlo, epi lè tanperati a monte, chalè a aplike detwi lyezon idwojèn ki fòme ant HPMC ak molekil dlo, sa ki lakòz fòmasyon makromolekilè HPMC. chenn. Gwoup yo idrofob sou sifas yo ekspoze, asosyasyon idrofob rive, epi yo fòme yon jèl tèrmotropik. Pou sistèm nan fraksyon mas ba, plis kontni KGM ka fòme jèl; pou sistèm fraksyon mas segondè, plis kontni HPMC ka fòme jèl. Nan sistèm nan fraksyon mas ba (0.50%), prezans nan molekil KGM diminye pwobabilite pou fòme lyezon idwojèn ant molekil HPMC, kidonk ogmante posibilite pou ekspoze nan gwoup idrofob nan molekil HPMC, ki se fezab nan fòmasyon nan jèl tèrmotropik. Nan sistèm nan fraksyon mas segondè, si kontni an nan KGM a twò wo, viskozite a nan sistèm nan se wo, ki pa fezab nan asosyasyon an idrofob ant HPMC ak KGM molekil, ki pa fezab nan fòmasyon nan jèl tèrmojenik.

3. Konklizyon

Nan papye sa a, yo etidye konpòtman reolojik nan sistèm konpoze KGM ak HPMC. Rezilta yo montre ke sistèm konpoze KGM/HPMC se yon likid ki pa Newtonian, ak kalite likid sistèm konpoze KGM/HPMC sitou detèmine pa KGM. Ogmante fraksyon nan mas sistèm ak kontni KGM tou de diminye likidite nan solisyon an konpoze ak ogmante viskozite li yo. Nan eta Sol a, chenn molekilè KGM ak HPMC fòme yon estrikti pi dans atravè entèraksyon idrofob. Se estrikti nan sistèm nan detwi pa taye ekstèn, sa ki lakòz yon gout toudenkou nan modil la depo nan sistèm nan. Ogmantasyon nan fraksyon mas sistèm ak kontni KGM se benefisye kenbe estabilite nan estrikti a dans ak ogmante valè frekans ekstèn ki detwi estrikti a. Pou sistèm nan fraksyon mas ki ba, plis kontni KGM se fezab nan fòmasyon nan jèl; pou sistèm nan fraksyon mas segondè, plis kontni HPMC se fezab nan fòmasyon nan jèl.