Коньяк глюкоманнан жана гидроксипропил метилцеллюлоза кошулма системасынын реологиялык жүрүм-турумун изилдөө

Изилдөө объектиси катары коньяк глюкоманнан (KGM) жана гидроксипропил метилцеллюлоза (HPMC) кошулма системасы кабыл алынып, айлануучу реометр менен кошулма системасында стабилдүү абалдагы жылышуу, жыштык жана температуралык шыпыруу сыноолору жүргүзүлдү. KGM/HPMC кошулма системасынын илешкектүүлүгүнө жана реологиялык касиеттерине эритме массасынын жана кошулма катышынын таасири талданды. Натыйжалар KGM/HPMC кошулма системасы Ньютондук эмес суюктук экенин көрсөтүп турат, ал эми масса үлүшүнүн жана системанын KGM курамынын көбөйүшү кошулма эритменин суюктугун азайтып, илешкектүүлүгүн жогорулатат. Sol абалында KGM жана HPMC молекулярдык чынжырлары гидрофобдук өз ара аракеттенүү аркылуу бир кыйла компакттуу түзүлүштү түзөт. Системанын масса үлүшүн жана KGM курамын жогорулатуу структуранын туруктуулугун сактоого өбөлгө түзөт. Аз массалуу системада KGM курамын көбөйтүү термотроптук гелдердин пайда болушуна пайдалуу; жогорку массалуу системада болсо, HPMC мазмунун жогорулатуу термотроптук гелдердин пайда болушуна шарт түзөт.

Негизги сөздөр:коньяк глюкоманнан; гидроксипропил метилцеллюлоза; кошулма; реологиялык жүрүм-турум

Табигый полисахариддер коюулоочу, эмульгациялоочу жана гелдөөчү касиеттеринен улам тамак-аш өнөр жайында кеңири колдонулат. Konjac glucomannan (KGM) - табигый өсүмдүк полисахариди, курамындаβ-D-глюкоза жанаβ-D-манноза 1,6:1 катышында, экөө бири-бири менен байланышканβ-1,4 гликозиддик байланыш, С-да 6-позицияда аз өлчөмдө ацетил бар (ар бир 17 калдыкка болжол менен 1 ацетил). Бирок KGM суу эритмесинин жогорку илешкектүүлүгү жана начар суюктугу аны өндүрүштө колдонууну чектейт. Гидроксипропил метилцеллюлоза (HPMC) - иондук эмес целлюлоза эфирине кирген метилцеллюлозанын пропиленгликоль эфири. HPMC пленка түзүүчү, сууда эрүүчү жана жаңылануучу. HPMC төмөн температурада илешкектүүлүгү жана гел күчү төмөн, иштетүү көрсөткүчтөрү салыштырмалуу начар, бирок жогорку температурада салыштырмалуу илешкектүү катуу гелди түзө алат, андыктан көптөгөн өндүрүш процесстери жогорку температурада жүргүзүлүшү керек, натыйжада өндүрүштүн энергиясы жогору. Өндүрүштүк чыгашалар жогору. Адабият көрсөткөндөй, KGM молекулярдык чынжырындагы алмаштырылбаган манноза бирдиги гидрофобдук өз ара аракеттенүү аркылуу HPMC молекулярдык чынжырындагы гидрофобдук топ менен алсыз кайчылаш гидрофобдук ассоциация аймагын түзө алат. Бул структура HPMCдин термикалык гелациясын кечеңдетип, жарым-жартылай алдын алат жана HPMC гелинин температурасын төмөндөтөт. Кошумчалай кетсек, салыштырмалуу төмөн температурада HPMCтин аз илешкектүүлүк касиеттерин эске алуу менен, анын КГМ менен кошулуусу КГМнын жогорку илешкектүүлүк касиетин жакшыртышы жана аны кайра иштетүү көрсөткүчтөрүн жакшыртышы мүмкүн деп болжолдонууда. Ошондуктан, бул макалада KGM/HPMC кошулма тутумунун KGM/HPMC системасынын реологиялык касиеттерине эритменин массасынын жана кошулмалардын катышынын таасирин изилдөө үчүн түзүлөт жана KGM/HPMC кошулма системасын колдонуу үчүн теориялык маалымдама берилет. тамак-аш өнөр жайы.

1. Материалдар жана методдор

1.1 Материалдар жана реагенттер

Гидроксипропил метилцеллюлоза, KIMA CHEMICAL CO.,LTD, масса үлүшү 2%, илешкектүүлүгү 6 мПа·s; метокси масса үлүшү 28%~30%; гидроксипропил масса үлүшү 7,0%~12%.

Konjac glucomannan, Wuhan Johnson Konjac Food Co., Ltd., 1 wt% суу эритмеси илешкектүүлүгү≥28 000 мПа·s.

1.2 Приборлор жана жабдуулар

MCR92 айлануучу реометр, Anton Paar Co., Ltd., Австрия; UPT-II-10T өтө таза суу машинасы, Сичуан Youpu Ultrapure Technology Co., Ltd.; AB-50 электрондук аналитикалык балансы, Swiss Mette компаниясы; LHS-150HC туруктуу температурадагы суу мончо, Wuxi Huaze Technology Co., Ltd.; JJ-1 электр аралаштыргыч, Цзинтань медициналык приборлор заводу, Цзянсу провинциясы.

1.3 Комплекстүү эритмени даярдоо

HPMC жана KGM порошокторун белгилүү бир аралашма катышы менен таразага тартыңыз (массалык катыш: 0:10, 3:7, 5:5, 7:3, 10:0), аларды 60 градустагы деионизацияланган сууга акырындык менен кошуңуз.°C суу мончосуна салып, 1,5~2 саат аралаштырып, бир калыпта чачыратып, жалпы катуу масса үлүшү 0,50%, 0,75%, 1,00%, 1,25% жана 1,50% болгон 5 түрдүү градиенттүү эритмелерди даярдаңыз.

1.4 Кошулган эритменин реологиялык касиеттерин сыноо

Туруктуу абалдагы жылышуу сыноосу: KGM/HPMC кошулма эритмесинин реологиялык ийри сызыгы CP50 конусу жана пластинкасы аркылуу өлчөнгөн, үстүнкү жана төмөнкү плиталардын ортосундагы боштук 0,1 ммде бекитилген, өлчөө температурасы 25 болгон°C, жана жылышуу ылдамдыгы диапазону 0,1 100 с-1 болгон.

Штаммды сканерлөө (сызыктуу илешкектик аймакты аныктоо): KGM/HPMC кошулма эритмесинин сызыктуу илешкектик аймагын жана модулунун өзгөрүү мыйзамын өлчөө үчүн PP50 плитасын колдонуңуз, аралыкты 1.000 мм, белгиленген жыштыкты 1 Гц жана өлчөө температурасын 25ке орнотуңуз.°C. штамм диапазону 0,1% ~ 100% түзөт.

Жыштыктарды тазалоо: KGM/HPMC кошулма эритмесинин модулунун өзгөрүшүн жана жыштыктан көз карандылыгын өлчөө үчүн PP50 плитасын колдонуңуз. Аралыгы 1000 мм, штамм 1%, өлчөө температурасы 25°C, жана жыштык диапазону 0,1-100 Гц.

Температураны сканерлөө: KGM/HPMC кошулма эритмесинин модулу жана анын температурага көз карандылыгы PP50 пластинкасын колдонуу менен өлчөнгөн, аралык 1.000 мм, белгиленген жыштык 1 Гц, деформация 1% жана температура 25тен болгон. 90го чейин°C.

2. Жыйынтыктар жана талдоо

2.1 KGM/HPMC кошулма системасынын ийри агымынын анализи

KGM/HPMC эритмелеринин илешкектүүлүгүнө каршы жылышуу ылдамдыгы ийри сызыктары ар кандай массадагы ар кандай кошулма катыштары менен. Илешкектүүлүгү жылуу ылдамдыгынан сызыктуу функция болгон суюктуктар Ньютон суюктуктары деп аталат, антпесе Ньютондук эмес суюктуктар деп аталат. Ийри сызыктан KGM эритмесинин жана KGM/HPMC кошулма эритмесинин илешкектүүлүгү жылуу ылдамдыгынын жогорулашы менен төмөндөй турганын көрүүгө болот; KGM мазмуну канчалык жогору болсо, системанын масса үлүшү ошончолук жогору болот жана эритменин кырылышынын суюлтуу кубулушу ошончолук айкын болот. Бул KGM жана KGM/HPMC кошулма системасы Ньютондук эмес суюктуктар экенин көрсөтүп турат жана KGM/HPMC кошулма системасынын суюктук түрү негизинен КГМ тарабынан аныкталат.

KGM/HPMC эритмелеринин агымынын индексинен жана илешкектүүлүк коэффицентинен ар кандай массалуу жана ар кандай кошулма катышы бар KGM, HPMC жана KGM/HPMC кошулма системаларынын n маанилеринин бардыгы 1ден аз экенин көрүүгө болот, бул чечимдердин бардык псевдопластикалык суюктуктар. KGM/HPMC кошулма системасы үчүн системанын масса үлүшүнүн көбөйүшү эритмедеги HPMC жана KGM молекулярдык чынжырларынын ортосундагы чырмалууну жана башка өз ара аракеттенүүнү пайда кылат, бул молекула чынжырларынын мобилдүүлүгүн азайтат, ошону менен n маанисин төмөндөтөт. система. Ошону менен бирге, KGM курамынын көбөйүшү менен KGM/HPMC системасындагы KGM молекулалык чынжырларынын өз ара аракеттенүүсү күчөйт, ошону менен анын мобилдүүлүгү төмөндөйт жана натыйжада n мааниси төмөндөйт. Тескерисинче, KGM/HPMC кошулма эритмесинин K мааниси эритменин массасынын жана KGM курамынын көбөйүшү менен үзгүлтүксүз жогорулайт, бул негизинен системанын масса үлүшүнүн жана KGM курамынын көбөйүшүнө байланыштуу, бул экөө тең системадагы гидрофилдик топтор. , молекулярдык чынжырдын ичиндеги жана чынжырлардын ортосундагы молекулярдык өз ара аракеттенүүнү күчөтөт, ошону менен молекуланын гидродинамикалык радиусун жогорулатат, тышкы жылма күчтүн таасири астында анын ориентацияланышын азайтат жана илешкектүүлүгүн жогорулатат.

KGM/HPMC кошулма системасынын нөлдүк жылышуу илешкектүүлүгүнүн теориялык маанисин жогорудагы логарифмдик суммалоо принцибине ылайык эсептөөгө болот, ал эми анын эксперименттик маанисин Каррен фитинг экстраполяциясы аркылуу илешкектүүлүк-кыюу ылдамдыгы ийри сызыгын алууга болот. KGM/HPMC кошулма системасынын нөлдүк илешкектүүлүгүнүн болжолдонгон маанисин ар кандай массалуу жана ар кандай кошулма катышы менен эксперименталдык маани менен салыштырып көрсөк болот. чечим теориялык мааниден кичине. Бул КГМ менен ГЭСтин комплекстуу системасында тыгыз структуралуу жацы агрегат тузулгендугун керсетту. Учурдагы изилдөөлөр KGM молекулярдык чынжырындагы алмаштырылбаган манноза бирдиктери HPMC молекулярдык чынжырындагы гидрофобдук топтор менен өз ара аракеттенип, алсыз кайчылаш гидрофобдук ассоциация аймагын түзө аларын көрсөттү. Салыштырмалуу тыгыз түзүлүштөгү жаңы монтаждык түзүлүш негизинен гидрофобдук өз ара аракеттенүү аркылуу түзүлөт деп болжолдонууда. KGM катышы төмөн болгондо (HPMC > 50%), KGM/HPMC тутумунун нөлдүк жылышуу илешкектүүлүгүнүн иш жүзүндөгү мааниси теориялык мааниден төмөн болот, бул KGM аз болгон учурда тыгызыраак жаңы молекулаларга көбүрөөк молекулалар катыша тургандыгын көрсөтүп турат. түзүлүш. пайда болушунда системанын нөлдүк илешкектүүлүгү дагы төмөндөйт.

2.2 KGM/HPMC кошулма системасынын деформациялык ийри сызыктарын талдоо

KGM/HPMC эритмелеринин ар кандай массалуу бөлүктөрү жана ар кандай кошулма катышы бар модулунун жана жылышуу деформациясынын байланыш ийри сызыгынан, жылуу деформациясы 10% дан аз болгондо G'жана Г″кошулма системасы негизинен жылышуу штамм менен көбөйбөйт. Бирок, бул жылышуу штамм диапазонунда, кошулма системасы молекулярдык чынжыр конформациясынын өзгөрүшү аркылуу тышкы стимулдарга жооп бере аларын көрсөтүп турат жана кошулма системасынын түзүмү бузулбайт. Жылуу деформациясы >10% болгондо, сырткы Жылуу күчүнүн таасири астында комплекстүү системадагы молекулалык чынжырлардын ажыратуу ылдамдыгы чырмалышуу ылдамдыгынан чоңураак, G'жана Г″азая баштайт жана система сызыктуу эмес илешкектик аймакка кирет. Ошондуктан, кийинки динамикалык жыштык сыноодо, жылма деформация параметри сыноо үчүн 1% катары тандалып алынган.

2.3 KGM/HPMC кошулма системасынын жыштыктын ийри сызыгын талдоо

KGM/HPMC чечимдери үчүн жыштык менен сактоо модулунун жана жоготуу модулунун өзгөрүү ийри сызыгы, ар кандай масса бөлүктөрү боюнча ар кандай кошулма катышы бар. Сактоо модулу G' сыноодо убактылуу сакталгандан кийин калыбына келтириле турган энергияны билдирет, ал эми жоготуу модулу G” баштапкы агым үчүн талап кылынган энергияны билдирет, ал кайтарылгыс жоготуу болуп саналат жана акыры жылып жылытууга айланат. Көрсө болот, термелүү жыштыгы өскөн сайын жоготуу модулу G″сактоо модулу G ар дайым жогору болот', суюк жүрүм-турумун көрсөтүү. Сыноо жыштык диапазонунда сактагыч модулу G' жана жоготуу модулу G” термелүү жыштыгынын жогорулашы менен көбөйөт. Бул, негизинен, термелүү жыштыгынын көбөйүшү менен системадагы молекулярдык чынжыр сегменттери кыска убакыттын ичинде деформацияга кайтып келүүгө убактысы жок экендигине байланыштуу, муну менен дагы көп энергия сакталышы мүмкүн деген кубулуш көрсөтүлөт ( чоңураак Г') же жоготуу керек (Г″).

Термелүү жыштыгынын көбөйүшү менен системанын сактоо модулу капыстан төмөндөйт, ал эми системанын массасынын жана KGM мазмунунун көбөйүшү менен капыстан түшүүнүн жыштык чекити акырындык менен жогорулайт. Капысынан түшүү системадагы KGM жана HPMC ортосундагы гидрофобдук бирикмеден түзүлгөн компакттуу структуранын сырткы кыркуу менен бузулушуна байланыштуу болушу мүмкүн. Мындан тышкары, системанын масса үлүшүн жана KGM курамын көбөйтүү тыгыз структуранын туруктуулугун сактоо үчүн пайдалуу жана структураны бузуучу тышкы жыштыктын маанисин жогорулатат.

2.4 KGM/HPMC композиттик системасынын температураны сканерлөө ийри сызыгын талдоо

KGM/HPMC эритмелеринин сактоо модулунун жана жоготуу модулунун ийри сызыктарынан ар кандай массалуу жана ар кандай кошулма катышы бар системанын массалык үлүшү 0,50% болгондо G'жана Г″HPMC эритмеси температура менен дээрлик өзгөрбөйт. , жана Г″>Г', системанын илешкектүүлүгү үстөмдүк кылат; масса үлүшү көбөйгөндө, Г'HPMC эритмеси адегенде өзгөрүүсүз калып, андан кийин кескин көбөйөт жана Г'жана Г″70 тегерегинде кесилишет°C (кесилиш чекитинин температурасы гель чекити) жана система ушул убакта гелди түзөт, бул HPMC термикалык индукцияланган гел экенин көрсөтүп турат. KGM эритмеси үчүн системанын масса үлүшү 0,50% жана 0,75% болгондо, G'жана системанын G «төмөндөө тенденциясын көрсөтөт; масса үлүшү көбөйгөндө, KGM эритмесиндеги G' жана G” адегенде азайып, андан кийин бир топ жогорулайт, бул KGM эритмеси жогорку массалуу фракцияларда жана жогорку температурада гел сыяктуу касиеттерди көрсөтөөрүн көрсөтүп турат.

Температуранын жогорулашы менен Г'жана Г″КГМ/ГЭС комплекс системасынын көлөмү адегенде азайып, андан кийин бир топ жогорулап, Г'жана Г″кесилишкен чекиттер пайда болуп, система гелди түздү. HPMC молекулалары төмөнкү температурада болгондо, молекулярдык чынжырдагы гидрофилдик топтор менен суу молекулаларынын ортосунда суутек байланышы пайда болот, ал эми температура көтөрүлгөндө колдонулган жылуулук HPMC менен суу молекулаларынын ортосунда пайда болгон суутек байланыштарын бузуп, натыйжада HPMC макромолекулярдык түзүлүшү пайда болот. чынжырлар. Беттеги гидрофобдук топтор ачыкка чыгып, гидрофобдук ассоциация пайда болуп, термотроптук гель пайда болот. аз массалуу үлүшү системасы үчүн, көбүрөөк KGM мазмуну гел пайда болот; жогорку массалуу система үчүн, көбүрөөк HPMC мазмуну гелди түзө алат. Массалык үлүшү аз системада (0,50%) KGM молекулаларынын болушу HPMC молекулаларынын ортосунда суутек байланыштарынын пайда болуу ыктымалдыгын төмөндөтөт, ошону менен термотроптук гелдердин пайда болушуна шарт түзгөн HPMC молекулаларында гидрофобдук топтордун таасири ыктымалдыгын жогорулатат. Жогорку массалуу системада, эгерде КГМдын курамы өтө жогору болсо, системанын илешкектүүлүгү жогору, бул HPMC жана KGM молекулаларынын ортосундагы гидрофобдук ассоциацияга шарт түзбөйт, бул термогендик гелдин пайда болушуна шарт түзбөйт.

3. Корутунду

Бул эмгекте KGM жана HPMC курама системасынын реологиялык жүрүм-туруму изилденген. Натыйжалар КГМ/ГПМКнын кошулма системасы Ньютондук эмес суюктук болуп саналат жана КГМ/ГПМКнын кошулма системасынын суюктук түрү негизинен КГМ тарабынан аныкталат. Системанын масса үлүшүн жана KGM курамын жогорулатуу кошулма эритменин суюктугун азайтып, анын илешкектүүлүгүн жогорулатты. Sol абалында KGM жана HPMC молекулалык чынжырлары гидрофобдук өз ара аракеттенүү аркылуу тыгызыраак түзүлүштү түзөт. Системадагы түзүлүш тышкы кыркуунун натыйжасында бузулат, натыйжада системанын сактоо модулунун кескин төмөндөшү. Системанын масса үлүшүн жана KGM курамын көбөйтүү тыгыз структуранын туруктуулугун сактоо жана структураны бузуучу тышкы жыштыктын маанисин жогорулатуу үчүн пайдалуу. Төмөн массалуу система үчүн KGM көбүрөөк мазмуну гелдин пайда болушуна шарт түзөт; жогорку массалык үлүшү системасы үчүн, көбүрөөк HPMC мазмуну гел пайда болушу үчүн шарт түзөт.