Lêkolîna li ser tevgera rheolojîk a konjac glucomannan û pergala kompleksa hîdroksîpropyl methylcellulose

Pergala hevedudanî ya konjac glucomannan (KGM) û hîdroksîpropyl methylcellulose (HPMC) wekî mebesta lêkolînê hate girtin, û ceribandinên şilandina rewşa domdar, frekans û germahiyê li ser pergala hevedudanî ji hêla rheometreya zivirî ve hatin kirin. Bandora perçeya girseya çareseriyê û rêjeya hevedudanî li ser vîskozîtî û taybetmendiyên rheolojîk ên pergala kompleksa KGM/HPMC hate analîz kirin. Encam destnîşan dikin ku pergala hevedudanî ya KGM/HPMC şilekek ne-Newtonî ye, û zêdebûna perçeya girseyî û naveroka KGM ya pergalê şilbûna çareseriya tevlihev kêm dike û vîskozîteyê zêde dike. Di dewleta sol de, zincîreyên molekular ên KGM û HPMC bi navgîniya danûstendinên hîdrofobîk avahiyek tevlihevtir ava dikin. Zêdekirina perçeya girseya pergalê û naveroka KGM-ê ji bo domandina aramiya strukturê alîkar e. Di pergala perçeya girseya nizm de, zêdekirina naveroka KGM ji bo avakirina gêlên termotropîk sûdmend e; dema ku di pergala perçeya girseya bilind de, zêdekirina naveroka HPMC ji bo avakirina gêlên termotropîk dibe alîkar.

Peyvên sereke:konjac glucomannan; hîdroksîpropil methylcellulose; compound; tevgera rheolojîk

Polîsakkarîdên xwezayî ji ber taybetmendiyên xwe yên stûrbûn, emulsîkirin û gellêkirinê di pîşesaziya xwarinê de bi berfirehî têne bikar anîn. Konjac glucomannan (KGM) polysaccharide nebatek xwezayî ye, ku ji wan pêk têβ-D-glukoz ûβ-D-mannose di rêjeya 1.6: 1 de, her du ji hêla ve girêdayî yeβ-1,4 girêkên glîkozîdî, di C-yê de li cihê 6-an mîqdarek piçûk acetil heye (ji her 17 bermayiyan nêzî 1 acetil). Lêbelê, vîskozîteya bilind û şilbûna belengaz a çareseriya avî KGM serîlêdana wê di hilberînê de sînordar dike. Hydroxypropyl metilcellulose (HPMC) etherek propylene glycol a methylcellulose ye, ku ji etera selulozê ne-îyonîk e. HPMC fîlim çêdike, di avê de çareser dibe û nûve dibe. HPMC di germahiyên nizm de xwedan vîskozîtî û hêza gêlê kêm e, û performansa hilberandinê ya nisbeten qels e, lê dikare di germahiyên bilind de gêlekek zexm-heval a nisbeten çêbike, ji ber vê yekê divê gelek pêvajoyên hilberînê di germahiyên bilind de bêne meşandin, û di encamê de xerckirina enerjiyê ya hilberîna bilind çêbibe. Mesrefên hilberînê zêde ne. Wêje destnîşan dike ku yekîneya mannoz a neguhêrbar a li ser zincîra molekulê ya KGM dikare bi navgîniya pêwendiya hîdrofobîk ve bi koma hîdrofobîk a li ser zincîra molekularî ya HPMC re herêmek komeleya hîdrofobîk a qels a xaç-girêdayî pêk bîne. Ev avahî dikare dereng bike û bi qismî pêşî li gelkirina germî ya HPMC bigire û germahiya gel a HPMC kêm bike. Wekî din, ji ber taybetmendiyên kêm-vîskozîteya HPMC-ê di germahiyên nisbeten nizm de, tê pêşbînîkirin ku tevlihevbûna wê bi KGM-ê re dikare taybetmendiyên vîskozîteya bilind a KGM-ê baştir bike û performansa pêvajoyek wê baştir bike. Ji ber vê yekê, ev gotar dê pergalek hevedudanî ya KGM/HPMC ava bike da ku bandora perçeya girseya çareseriyê û rêjeya hevedudanî li ser taybetmendiyên rheolojîkî yên pergala KGM/HPMC keşif bike, û referansek teorîkî ji bo sepana pergala hevedudanî ya KGM/HPMC peyda bike. pîşesaziya xwarinê.

1. Materyal û rêbaz

1.1 Materyal û reagents

Hîdroksîpropyl methylcellulose, KIMA CHEMICAL CO., LTD, perçeya girseyî 2%, vîskozîtî 6 mPa·s; Parçeya girseyî ya metoksî 28%~30%; Parçeya girseyî ya hîdroksîpropil 7,0% ~ 12% .

Konjac glucomannan, Wuhan Johnson Konjac Food Co., Ltd., 1 wt% vîskozîteya çareseriya avî≥28 000 mPa·s.

1.2 Amûr û amûr

MCR92 rheometre zivirî, Anton Paar Co., Ltd., Avusturya; UPT-II-10T makîneya avê ultrapure, Sichuan Youpu Ultrapure Technology Co., Ltd.; Balansa analîtîk a elektronîkî AB-50, pargîdaniya Swiss Mette; LHS-150HC hemama avê ya germahiya domdar, Wuxi Huaze Technology Co., Ltd.; JJ-1 Stirrer Elektrîkî, Kargeha Amûrên Bijîjkî ya Jintan, parêzgeha Jiangsu.

1.3 Amadekirina çareseriya tevlihev

Tozên HPMC û KGM bi rêjeyek tevlihevkirinê (rêjeya girseyê: 0:10, 3:7, 5:5, 7:3, 10:0) pîvaz bikin, hêdî hêdî di nav 60 ava deionîzekirî de zêde bikin.°C serşokê avê, û 1,5~ 2 saetan bihejînin da ku ew bi rengek wekhev belav bibe, û 5 cûrbecûr çareseriyên gradientê bi tevahî perçeyên girseyî yên zexm bi rêzê 0,50%, 0,75%, 1,00%, 1,25%, û 1,50% amade bikin.

1.4 Testkirina taybetmendiyên rheolojîk ên çareseriya tevlihev

Testa guhastinê ya rewsa domdar: Kûçika rheolojîk a çareseriya tevlihev a KGM/HPMC bi karanîna konek û plakaya CP50 hate pîvandin, ferqa di navbera lewheyên jorîn û jêrîn de li 0.1 mm hate rast kirin, germahiya pîvandinê 25 bû.°C, û rêjeya rêjeya hejandinê ji 0.1 heta 100 s-1 bû.

Paqijkirina tîrêjê (danasîna herêma vîskoelastîk a xêzik): Pîlana PP50 bikar bînin da ku qada vîskoelastîk a xêz û qanûna guherîna modulê ya çareseriya tevlihev a KGM/HPMC bipîve, cîhê li 1.000 mm, frekansa sabît li 1Hz, û germahiya pîvandinê li 25 saz bikin.°C. Rêjeya tengahiyê 0.1% ~ 100%.

Rakirina frekansê: Peleyek PP50 bikar bînin da ku guheztina modulus û girêdana frekansê ya çareseriya tevlihev a KGM/HPMC bipîve. Cih li 1.000 mm hatiye danîn, çewisandin 1%, germahiya pîvandinê 25 e°C, û rêjeya frekansê 0.1-100 Hz e.

Skanandina germahiyê: Modulus û girêdayîbûna germahiya wê ya çareseriya tevlihev a KGM/HPMC bi karanîna plakaya PP50 hate pîvandin, cîh li 1.000 mm hate danîn, frekansa sabît 1 Hz bû, deformasyon %1 bû û germahî ji 25 bû. heta 90°C.

2. Encam û Analîz

2.1 Analîzkirina kembera herikînê ya pergala tevlihev a KGM/HPMC

Vîskozîtî li hember kelûpelên rêjeya rijandinê yên çareseriyên KGM/HPMC bi rêjeyên tevlihevkirinê yên cihêreng ên li perçeyên girseyî yên cihêreng. Ji şikilên ku vîskozîteya wan fonksiyoneke xêzikî ya rêjeya birînê ye, jê re şilîkên Newtonî tê gotin, wekî din ji wan re şilekên ne-Newtonî tê gotin. Ji kevçîyê tê dîtin ku vîskozîteya çareseriya KGM û çareseriya hevedudanî ya KGM/HPMC bi zêdebûna rêjeya rijandinê re kêm dibe; naveroka KGM çi qas bilind be, perçeya girseya pergalê ew qas bilindtir dibe, û diyardeya sivikbûna şilbûnê ya çareseriyê jî ew qas eşkeretir e. Ev nîşan dide ku pergala hevedudanî ya KGM û KGM/HPMC şikilên ne-Newtonî ne, û celebê pergala hevedudanî ya KGM/HPMC bi giranî ji hêla KGM ve tê destnîşankirin.

Ji nîşana herikînê û hevrêziya vîskozîteyê ya çareseriyên KGM/HPMC yên bi perçeyên girseyê yên cihêreng û rêjeyên tevlihev ên cihêreng, tê dîtin ku n nirxên pergalên hevedudanî yên KGM, HPMC û KGM/HPMC hemî ji 1 kêmtir in, û destnîşan dike ku çareserî ne hemû şilavên pseudoplastîk. Ji bo pergala hevedudanî ya KGM/HPMC, zêdebûna perçeya girseyî ya pergalê dê bibe sedema tevlihevbûn û danûstendinên din ên di navbera zincîreyên molekularî yên HPMC û KGM de di çareseriyê de, ku dê tevgera zincîreyên molekular kêm bike, bi vî rengî nirxa n kêm bike. sîstemê. Di heman demê de, bi zêdebûna naveroka KGM re, têkiliya di navbera zincîreyên molekular ên KGM de di pergala KGM/HPMC de zêde dibe, bi vî rengî tevgera wê kêm dibe û di encamê de nirxa n kêm dibe. Berevajî vê, nirxa K ya çareseriya hevedudanî ya KGM/HPMC bi zêdebûna perçeya girseya çareseriyê û naveroka KGM re bi domdarî zêde dibe, ku bi gelemperî ji ber zêdebûna perçeya girseya pergalê û naveroka KGM-ê ye, ku hem naveroka wê zêde dike. di pergalê de komên hîdrofîlîk. , pêwendiya molekulî di nav zincîra molekulî û di navbera zincîran de zêde dike, bi vî rengî tîrêjê hîdrodînamîkî ya molekulê zêde dike, dibe ku ew di bin çalakiya hêza rijandina derve de kêm bibe û vîskozîteyê zêde bike.

Nirxa teorîkî ya vîskozîteya sifir-birçîn a pergala hevedudanî ya KGM/HPMC dikare li gorî prensîba berhevkirina logarîtmîkî ya jorîn were hesibandin, û nirxa ceribandinê ya wê dikare bi ekstrapolasyona Carren-ê ya guncan a rêjeya rêjeya vîskozîtî-birçîbûnê were bidestxistin. Bi berhevkirina nirxa pêşbînkirî ya vîskozîteya sifir a pergala hevedudanî ya KGM/HPMC bi perçeyên girseyê yên cihêreng û rêjeyên tevlihevkirinê yên cihêreng bi nirxa ceribandinê re, tê dîtin ku nirxa rastîn a vîskozîteya sifirê ya pêkhateya KGM/HPMC. çareserî ji nirxa teorîk piçûktir e. Vê yekê destnîşan kir ku di pergala tevlihev a KGM û HPMC de meclîsek nû ya bi avahiyek dagirtî hate damezrandin. Lêkolînên heyî destnîşan kirin ku yekîneyên manozê yên neguhêrbar ên li ser zincîra molekulê ya KGM dikarin bi komên hîdrofobîk ên li ser zincîra molekularî ya HPMC re têkilî daynin da ku herêmek komeleya hîdrofobî ya qels a bi xaçê ve girêdayî ava bikin. Tê texmîn kirin ku avahiya nû ya meclîsê ya bi avahiyek nisbeten zexm bi gelemperî bi navgîniya danûstendinên hîdrofobîk pêk tê. Dema ku rêjeya KGM kêm be (HPMC > 50%), nirxa rastîn a vîskozîteya sifir-qeyran a pergala KGM/HPMC ji nirxa teorîkî kêmtir e, ku ev yek destnîşan dike ku di naveroka KGM-ya kêm de, molekulên zêdetir beşdarî nûjena herî qels dibin. awayî. Di pêkhatina , vîskozîtîya sifir-qirêjê ya pergalê bêtir kêm dibe.

2.2 Analîzkirina kelûpelên şûştinê yên pergala hevedudanî ya KGM/HPMC

Ji pêwendiya pêwendiya modul û kêşa kêşanê ya çareseriyên KGM/HPMC yên bi perçeyên girseyê yên cihêreng û rêjeyên tevlihevkirinê yên cihêreng, tê dîtin ku dema ku çenga çikandinê ji %10 kêmtir be, G"û G″ya pergala hevedudanî di bingeh de bi çewisandina hejandinê zêde nabe. Lêbelê, ew destnîşan dike ku di hundurê vê rêza tîrêjê de, pergala hevedudanî dikare bi guheztina konformasyona zincîra molekularî bersivê bide stimulasyonên derveyî, û strukturên pergala tevlihev zirarê nade. Dema ku çewisandina hejandinê> 10% be, ya derve Di bin bandora hêza birînê de, leza veqetandina zincîreyên molekulî yên di pergala kompleks de ji leza tevlihevbûnê mezintir e, G."û G″dest bi kêmbûnê dike, û pergal dikeve nav devera vîskoelastîk a nehêl. Ji ber vê yekê, di ceribandina frekansa dînamîkî ya paşîn de, ji bo ceribandinê pîvana tîrêjê wekî 1% hate hilbijartin.

2.3 Analîzkirina kêşeya frekansê ya pergala tevlihev a KGM/HPMC

Kûrên guheztina modula hilanînê û modula windabûnê bi frekansa ji bo çareseriyên KGM/HPMC yên bi rêjeyên tevlihevkirinê yên cihêreng di bin perçeyên girseyî yên cihêreng de. Modula hilanînê G' enerjiya ku piştî hilanîna demkî di ceribandinê de dikare were vegerandin, destnîşan dike, û modula windakirinê G" tê wateya enerjiya ku ji bo herikîna destpêkê hewce dike, ku windahiyek neveger e û di dawiyê de vediguhere germa rijandinê. Tê dîtin ku, her ku frekansa oscilasyonê zêde dibe, modula windabûnê G″her gav ji modula hilanînê G mezintir e", tevgerê şil nîşan dide. Di rêza frekansa ceribandinê de, modula hilanînê G' û modula windabûnê G" bi zêdebûna frekansa oscilasyonê zêde dibin. Ev bi giranî ji ber vê yekê ye ku bi zêdebûna frekansa oscilasyonê re, beşên zincîra molekulî yên di pergalê de dem nadin ku di demek kurt de berbi deformasyonê vegere. mezintir G") an jî pêdivî ye ku were winda kirin (G″).

Bi zêdebûna frekansa oscilasyonê re, modula hilanînê ya pergalê ji nişka ve dadikeve, û bi zêdebûna perçeya girseyî û naveroka KGM ya pergalê re, xala frekansê ya daketina nişkê gav bi gav zêde dibe. Daketina ji nişka ve dibe ku ji ber hilweşîna avahiya kompakt a ku ji hêla pêwendiya hîdrofobîk a di navbera KGM û HPMC-ê de di pergalê de ji hêla qutkirina derveyî ve hatî çêkirin be. Digel vê yekê, zêdebûna perçeya girseyî ya pergalê û naveroka KGM-ê ji bo domandina aramiya strukturên dagirtî sûdmend e, û nirxa frekansa derveyî ya ku strukturê hilweşîne zêde dike.

2.4 Analîzkirina kembera şopandina germahiyê ya pergala pêkhatî ya KGM/HPMC

Ji kavilên modula hilanînê û modula windabûnê ya çareseriyên KGM/HPMC yên bi perçeyên girseyî yên cihêreng û rêjeyên tevlihevkirinê yên cihêreng, tê dîtin ku dema ku perçeya girseya pergalê %0,50 be, G"û G″çareseriya HPMC bi germahiyê bi zorê diguhere. , û G″>G", vîskozîtîya pergalê serdest e; dema ku perçeya girseyê zêde dibe, G"çareseriya HPMC pêşî nayê guhertin û dûv re bi tundî zêde dibe, û G"û G″li dora 70 dikevin hev°C (Germahiya xala hevberdanê xala gêlê ye), û pergal di vê demê de gêlê çêdike, bi vî rengî destnîşan dike ku HPMC gêlekek germî ye. Ji bo çareseriya KGM, dema ku perçeya girseyî ya pergalê 0,50% û 0,75%, G"û G-ya pergalê “meyleke kêmbûnê nîşan dide; dema ku perçeya girseyê zêde dibe, G' û G" ya çareseriya KGM pêşî kêm dibe û dûv re jî pir zêde dibe, ku ev yek destnîşan dike ku çareseriya KGM di perçeyên girseya bilind û germahiyên bilind de taybetmendiyên mîna gel nîşan dide.

Bi zêdebûna germê re G"û G″pergala kompleksa KGM/HPMC pêşî kêm bû û dûv re jî pir zêde bû, û G"û G″xalên hevberdanê xuya bûn, û pergal jelek ava kir. Dema molekulên HPMC di germahiya nizm de bin, girêdana hîdrojenê di navbera komên hîdrofîlî yên li ser zincîra molekulê û molekulên avê de çêdibe, û dema ku germahî zêde dibe, germa ku tê sepandin bendên hîdrojenê yên ku di navbera HPMC û molekulên avê de çêdibin hilweşîne, di encamê de makromolekula HPMC çêdibe. zincîran. Komên hîdrofobîk ên li ser rûyê erdê têne xuyang kirin, hevgirtina hîdrofobîk çêdibe, û jelek termotropîk çê dibe. Ji bo pergala perçeya girseyî ya kêm, bêtir naveroka KGM dikare gel çêbike; ji bo pergala perçeya girseya bilind, bêtir naveroka HPMC dikare gel çêbike. Di pergala perçeya girseya nizm (0.50%) de, hebûna molekulên KGM îhtîmala avakirina girêdanên hîdrojenê di navbera molekulên HPMC de kêm dike, bi vî rengî îhtîmala rûdana komên hîdrofobîk di molekulên HPMC de zêde dike, ku ji bo avakirina gêlên termotropîk dibe alîkar. Di pergala perçeya girseya bilind de, heke naveroka KGM pir zêde be, vîskozîteya pergalê bilind e, ku ji bo girêdana hîdrofobîk a di navbera molekulên HPMC û KGM de, ku ji avakirina gela termogenîk re ne guncan e.

3. Encam

Di vê gotarê de, tevgera rheolojîkî ya pergala tevlihev a KGM û HPMC tête lêkolîn kirin. Encam destnîşan dikin ku pergala hevedudanî ya KGM/HPMC şilekek ne-Newtonî ye, û celebê pergala hevedudanî ya KGM/HPMC bi giranî ji hêla KGM ve tê destnîşankirin. Zêdekirina perçeya girseya pergalê û naveroka KGM hem şiyana çareseriya tevlihev kêm kir û hem jî vîskozîteya wê zêde kir. Di rewşa sol de, zincîreyên molekulî yên KGM û HPMC bi navgîniya danûstendinên hîdrofobîk avahiyek dendikê ava dikin. Struktura di pergalê de ji hêla qutkirina derveyî ve tê hilweşandin, û di encamê de ji nişka ve modula hilanînê ya pergalê hilweşe. Zêdebûna perçeya girseya pergalê û naveroka KGM-ê ji bo domandina aramiya avahiya dagirtî û zêdekirina nirxa frekansa derveyî ya ku strukturê hilweşîne sûdmend e. Ji bo pergala perçeya girseyî ya kêm, naveroka KGM-ê bêtir ji bo avakirina gêlê dibe alîkar; ji bo pergala perçeya girseya bilind, bêtir naveroka HPMC ji bo avakirina gêlê dibe alîkar.