Rheology आणि HPMC/HPS कॉम्प्लेक्सची सुसंगतता

च्या Rheology आणि सुसंगतताHPMC/HPSकॉम्प्लेक्स

मुख्य शब्द: hydroxypropyl methylcellulose; hydroxypropyl स्टार्च; rheological गुणधर्म; सुसंगतता; रासायनिक बदल.

Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) हे पॉलिसेकेराइड पॉलिमर आहे जे सामान्यतः खाद्य चित्रपट तयार करण्यासाठी वापरले जाते. हे अन्न आणि औषध क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. चित्रपटात चांगली पारदर्शकता, यांत्रिक गुणधर्म आणि तेल अडथळा गुणधर्म आहेत. तथापि, एचपीएमसी हे थर्मलली प्रेरित जेल आहे, ज्यामुळे कमी तापमानात आणि उच्च उत्पादन उर्जेचा वापर खराब प्रक्रिया कार्यप्रदर्शन होते; याव्यतिरिक्त, त्याची महाग कच्च्या मालाची किंमत फार्मास्युटिकल क्षेत्रासह त्याच्या विस्तृत अनुप्रयोगास मर्यादित करते. Hydroxypropyl स्टार्च (HPS) हे खाद्यपदार्थ आणि औषध क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाणारे खाद्य पदार्थ आहे. त्याच्याकडे स्त्रोतांची विस्तृत श्रेणी आणि कमी किंमत आहे. HPMC ची किंमत कमी करण्यासाठी हे एक आदर्श साहित्य आहे. शिवाय, HPS चे कोल्ड जेल गुणधर्म HPMC च्या चिकटपणा आणि इतर rheological गुणधर्म संतुलित करू शकतात. , कमी तापमानात त्याची प्रक्रिया कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी. याव्यतिरिक्त, एचपीएस खाद्य फिल्ममध्ये उत्कृष्ट ऑक्सिजन अडथळा गुणधर्म आहेत, त्यामुळे ते एचपीएमसी खाद्य फिल्मच्या ऑक्सिजन अडथळा गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय सुधारणा करू शकते.

HPS कंपाउंडिंगसाठी HPMC मध्ये जोडण्यात आले आणि HPMC/HPS कोल्ड आणि हॉट रिव्हर्स-फेज जेल कंपाऊंड सिस्टीम तयार करण्यात आली. गुणधर्मांच्या प्रभाव कायद्यावर चर्चा करण्यात आली, HPS आणि HPMC मधील सोल्युशनमधील परस्परसंवादाची यंत्रणा, कंपाऊंड सिस्टमची सुसंगतता आणि फेज संक्रमण यावर चर्चा करण्यात आली आणि कंपाऊंड सिस्टमच्या rheological गुणधर्म आणि संरचना यांच्यातील संबंध स्थापित केले गेले. परिणाम दर्शविते की कंपाऊंड सिस्टममध्ये गंभीर एकाग्रता (8%) आहे, गंभीर एकाग्रतेच्या खाली, HPMC आणि HPS स्वतंत्र आण्विक साखळी आणि फेज क्षेत्रांमध्ये अस्तित्वात आहेत; गंभीर एकाग्रतेच्या वर, HPS फेज जेल सेंटर म्हणून सोल्युशनमध्ये तयार होतो, मायक्रोजेल रचना, जी HPMC आण्विक साखळ्यांच्या गुंफण्याने जोडलेली असते, पॉलिमर वितळण्यासारखे वर्तन प्रदर्शित करते. कंपाऊंड सिस्टीमचे rheological गुणधर्म आणि कंपाऊंड गुणोत्तर लॉगरिदमिक बेरीज नियमाशी सुसंगत असतात आणि काही प्रमाणात सकारात्मक आणि नकारात्मक विचलन दर्शवतात, जे दोन घटकांमध्ये चांगली सुसंगतता असल्याचे दर्शवतात. कंपाऊंड सिस्टीम ही कमी तापमानात सतत फेज-विखुरलेली फेज "समुद्र-बेट" रचना आहे आणि एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड रेशो कमी झाल्यामुळे सतत फेज संक्रमण 4:6 वाजता होते.

अन्नपदार्थांचा एक महत्त्वाचा घटक म्हणून, अन्नपदार्थांचे पॅकेजिंग रक्ताभिसरण आणि साठवणुकीच्या प्रक्रियेत बाह्य घटकांमुळे अन्नाचे नुकसान आणि प्रदूषित होण्यापासून रोखू शकते, ज्यामुळे अन्नाचे शेल्फ लाइफ आणि साठवण कालावधी वाढतो. सुरक्षित आणि खाण्यायोग्य आणि विशिष्ट पौष्टिक मूल्य असलेल्या खाद्यपदार्थांच्या पॅकेजिंग सामग्रीचा एक नवीन प्रकार म्हणून, खाद्यपदार्थाच्या फिल्मला फूड पॅकेजिंग आणि संरक्षण, फास्ट फूड आणि फार्मास्युटिकल कॅप्सूलमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरण्याची शक्यता आहे आणि सध्याच्या खाद्यपदार्थांमध्ये ते संशोधनाचे केंद्र बनले आहे. पॅकेजिंग संबंधित फील्ड.

HPMC/HPS संमिश्र झिल्ली कास्टिंग पद्धतीने तयार केली गेली. इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी, डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल प्रॉपर्टी ॲनालिसिस आणि थर्मोग्रॅविमेट्रिक विश्लेषण स्कॅन करून कंपोझिट सिस्टमची सुसंगतता आणि फेज वेगळेपणाचा शोध घेण्यात आला आणि संमिश्र झिल्लीच्या यांत्रिक गुणधर्मांचा अभ्यास करण्यात आला. आणि ऑक्सिजन पारगम्यता आणि इतर पडदा गुणधर्म. परिणाम दर्शवितात की सर्व संमिश्र चित्रपटांच्या SEM प्रतिमांमध्ये कोणताही स्पष्ट द्वि-चरण इंटरफेस आढळत नाही, बहुतेक संमिश्र चित्रपटांच्या DMA निकालांमध्ये फक्त एकच काचेचा संक्रमण बिंदू आहे आणि DTG वक्रांमध्ये फक्त एक थर्मल डिग्रेडेशन पीक दिसते. संमिश्र चित्रपटांपैकी बहुतेक. HPMC ची HPS सह विशिष्ट सुसंगतता आहे. HPS ला HPMC मध्ये जोडल्याने संमिश्र झिल्लीच्या ऑक्सिजन अडथळा गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय सुधारणा होते. कंपोझिट मेम्ब्रेनचे यांत्रिक गुणधर्म कंपाऊंडिंग रेशो आणि वातावरणातील सापेक्ष आर्द्रतेसह मोठ्या प्रमाणात बदलतात आणि क्रॉसओवर पॉइंट सादर करतात, जे विविध अनुप्रयोग आवश्यकतांसाठी उत्पादन ऑप्टिमायझेशनसाठी संदर्भ प्रदान करू शकतात.

एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमच्या सूक्ष्म आकारविज्ञान, फेज वितरण, फेज संक्रमण आणि इतर सूक्ष्म संरचनांचा अभ्यास साध्या आयोडीन डाईंग ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप विश्लेषणाद्वारे केला गेला आणि कंपाऊंड प्रणालीची पारदर्शकता आणि यांत्रिक गुणधर्म अल्ट्राव्हायोलेट स्पेक्ट्रोफोटोमीटर आणि यांत्रिक गुणधर्म परीक्षकाद्वारे अभ्यासले गेले. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमची सूक्ष्म आकृतिबंध रचना आणि मॅक्रोस्कोपिक सर्वसमावेशक कामगिरी यांच्यातील संबंध स्थापित केला गेला. परिणाम दर्शविते की कंपाऊंड सिस्टममध्ये मोठ्या संख्येने मेसोफेसेस उपस्थित आहेत, ज्यात चांगली सुसंगतता आहे. कंपाऊंड सिस्टीममध्ये फेज ट्रांझिशन पॉईंट आहे आणि या फेज ट्रांझिशन पॉइंटमध्ये विशिष्ट कंपाऊंड रेशो आणि सोल्यूशन एकाग्रता अवलंबित्व आहे. कंपाऊंड सिस्टीमच्या पारदर्शकतेचा सर्वात कमी बिंदू एचपीएमसीच्या फेज संक्रमण बिंदूशी सतत फेज ते विखुरलेल्या टप्प्यापर्यंत आणि तन्य मॉड्यूलसच्या किमान बिंदूशी सुसंगत आहे. सोल्युशनच्या एकाग्रतेच्या वाढीसह यंग्सचे मापांक आणि वाढवण्याचे प्रमाण कमी झाले, ज्याचा एचपीएमसीच्या अखंड टप्प्यापासून विखुरलेल्या अवस्थेपर्यंतच्या संक्रमणाशी एक कारणात्मक संबंध होता.

एचपीएमसी/एचपीएस कोल्ड आणि हॉट रिव्हर्स्ड-फेज जेल कंपाऊंड सिस्टीमच्या रिओलॉजिकल गुणधर्मांवर आणि जेल गुणधर्मांवर एचपीएसच्या रासायनिक बदलाच्या प्रभावाचा अभ्यास करण्यासाठी रिओमीटरचा वापर केला गेला. क्षमता आणि फेज संक्रमणांचा अभ्यास केला गेला आणि मायक्रोस्ट्रक्चर आणि रिओलॉजिकल आणि जेल गुणधर्मांमधील संबंध स्थापित केला गेला. संशोधन परिणाम दर्शविते की एचपीएसचे हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन कमी तापमानात कंपाऊंड सिस्टमची चिकटपणा कमी करू शकते, कंपाऊंड सोल्यूशनची तरलता सुधारू शकते आणि कातरणे पातळ होण्याची घटना कमी करू शकते; HPS चे hydroxypropylation कंपाऊंड सिस्टमची रेखीय चिकटपणा कमी करू शकते. लवचिक प्रदेशात, एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टमचे फेज संक्रमण तापमान कमी होते आणि कमी तापमानात कंपाऊंड सिस्टमचे घन सारखे वर्तन आणि उच्च तापमानात द्रवता सुधारली जाते. एचपीएमसी आणि एचपीएस अनुक्रमे कमी आणि उच्च तापमानात सतत टप्पे तयार करतात आणि विखुरलेले टप्पे उच्च आणि कमी तापमानात संमिश्र प्रणालीचे rheological गुणधर्म आणि जेल गुणधर्म निर्धारित करतात. कंपाऊंड सिस्टीमच्या स्निग्धता वक्रातील आकस्मिक बदल आणि नुकसान घटक वक्रातील टॅन डेल्टा शिखर 45 °C वर दिसून येते, जे 45 °C वर आयोडीन-स्टेन्ड मायक्रोग्राफमध्ये आढळलेल्या सह-अखंड टप्प्यातील घटनेचे प्रतिध्वनी करते.

संमिश्र फिल्मच्या क्रिस्टलीय रचनेवर आणि सूक्ष्म-विभागीय संरचनेवर एचपीएसच्या रासायनिक बदलाचा परिणाम सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन स्मॉल-एंगल एक्स-रे स्कॅटरिंग तंत्रज्ञानाद्वारे अभ्यासला गेला आणि यांत्रिक गुणधर्म, ऑक्सिजन अवरोध गुणधर्म आणि संमिश्र फिल्मची थर्मल स्थिरता होती. संयुग प्रणालीच्या सूक्ष्म संरचना आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांवर कंपाऊंड घटकांच्या रासायनिक संरचना बदलांच्या प्रभावाचा पद्धतशीरपणे अभ्यास केला. सिंक्रोट्रॉन रेडिएशनच्या परिणामांवरून असे दिसून आले की एचपीएसचे हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन आणि दोन घटकांच्या सुसंगततेत सुधारणा झिल्लीमध्ये स्टार्चचे पुनर्क्रियीकरण लक्षणीयरीत्या प्रतिबंधित करू शकते आणि संमिश्र झिल्लीमध्ये एक सैल स्वयं-समान रचना तयार करण्यास प्रोत्साहन देऊ शकते. एचपीएमसी/एचपीएस संमिश्र झिल्लीचे यांत्रिक गुणधर्म, थर्मल स्थिरता आणि ऑक्सिजन पारगम्यता यासारखे मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म त्याच्या अंतर्गत स्फटिकासारखे संरचना आणि आकारहीन क्षेत्राच्या संरचनेशी जवळून संबंधित आहेत. दोन प्रभावांचा एकत्रित परिणाम.

अध्याय एक परिचय

अन्नपदार्थांचा एक महत्त्वाचा घटक म्हणून, अन्न पॅकेजिंग साहित्य अभिसरण आणि साठवण दरम्यान भौतिक, रासायनिक आणि जैविक नुकसान आणि प्रदूषणापासून अन्नाचे संरक्षण करू शकते, अन्नाची गुणवत्ता स्वतःच राखू शकते, अन्नाचा वापर सुलभ करू शकते आणि अन्न सुनिश्चित करू शकते. दीर्घकालीन स्टोरेज आणि जतन, आणि उपभोग आकर्षित करण्यासाठी आणि सामग्रीच्या किंमतीपेक्षा जास्त मूल्य प्राप्त करण्यासाठी अन्नाचे स्वरूप देते [1-4]. सुरक्षित आणि खाण्यायोग्य आणि विशिष्ट पौष्टिक मूल्य असलेल्या खाद्यपदार्थांच्या पॅकेजिंग सामग्रीचा एक नवीन प्रकार म्हणून, खाद्यपदार्थाच्या फिल्मला फूड पॅकेजिंग आणि संरक्षण, फास्ट फूड आणि फार्मास्युटिकल कॅप्सूलमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरण्याची शक्यता आहे आणि सध्याच्या खाद्यपदार्थांमध्ये ते संशोधनाचे केंद्र बनले आहे. पॅकेजिंग संबंधित फील्ड.

खाद्य चित्रपट हे सच्छिद्र नेटवर्क संरचना असलेल्या चित्रपट असतात, जे सहसा नैसर्गिक खाद्य पॉलिमरवर प्रक्रिया करून मिळवले जातात. निसर्गात अस्तित्वात असलेल्या अनेक नैसर्गिक पॉलिमरमध्ये जेल गुणधर्म असतात आणि त्यांचे जलीय द्रावण काही नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड्स, प्रथिने, लिपिड्स इत्यादीसारख्या विशिष्ट परिस्थितीत हायड्रोजेल तयार करू शकतात. स्टार्च आणि सेल्युलोज सारख्या नैसर्गिक स्ट्रक्चरल पॉलिसेकेराइड्स, त्यांच्या दीर्घ-साखळीतील हेलिक्स आणि स्थिर रासायनिक गुणधर्मांच्या विशेष आण्विक रचनेमुळे, दीर्घकालीन आणि विविध स्टोरेज वातावरणासाठी योग्य असू शकतात आणि खाद्यपदार्थ बनवणारी फिल्म बनवणारी सामग्री म्हणून त्यांचा व्यापकपणे अभ्यास केला गेला आहे. एकाच पॉलिसेकेराइडपासून बनवलेल्या खाद्य चित्रपटांच्या कार्यक्षमतेत काही मर्यादा असतात. म्हणून, सिंगल पॉलिसेकेराइड खाद्य चित्रपटांच्या मर्यादा दूर करण्यासाठी, विशेष गुणधर्म प्राप्त करण्यासाठी किंवा नवीन कार्ये विकसित करण्यासाठी, उत्पादनांच्या किंमती कमी करण्यासाठी आणि त्यांचे अनुप्रयोग विस्तृत करण्यासाठी, सामान्यतः दोन प्रकारचे पॉलिसेकेराइड वापरले जातात. किंवा वरील नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड्स पूरक गुणधर्मांचा प्रभाव साध्य करण्यासाठी मिश्रित आहेत. तथापि, वेगवेगळ्या पॉलिमरमधील आण्विक संरचनेतील फरकामुळे, एक विशिष्ट रचनात्मक एन्ट्रॉपी असते आणि बहुतेक पॉलिमर कॉम्प्लेक्स अंशतः सुसंगत किंवा विसंगत असतात. पॉलिमर कॉम्प्लेक्सची फेज मॉर्फोलॉजी आणि सुसंगतता संमिश्र सामग्रीचे गुणधर्म निर्धारित करेल. प्रक्रियेदरम्यान विकृती आणि प्रवाह इतिहासाचा संरचनेवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो. म्हणून, पॉलिमर कॉम्प्लेक्स सिस्टमच्या rheological गुणधर्मांसारख्या मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांचा अभ्यास केला जातो. संमिश्र सामग्रीचे कार्यप्रदर्शन, विश्लेषण आणि फेरफार, प्रक्रिया तंत्रज्ञान, मार्गदर्शक सूत्र डिझाइन आणि प्रक्रिया मशिनरी डिझाइन आणि उत्पादनाचे मूल्यमापन करण्यासाठी फेज मॉर्फोलॉजी आणि सुसंगतता यासारख्या सूक्ष्म आकृतिशास्त्रीय संरचनांमधील परस्परसंबंध महत्त्वपूर्ण आहे. उत्पादनाची प्रक्रिया कार्यप्रदर्शन आणि नवीन पॉलिमर सामग्रीचा विकास आणि वापर याला खूप महत्त्व आहे.

या प्रकरणात, खाद्य चित्रपट सामग्रीच्या संशोधनाची स्थिती आणि अनुप्रयोग प्रगतीचे तपशीलवार पुनरावलोकन केले आहे; नैसर्गिक हायड्रोजेलची संशोधन परिस्थिती; पॉलिमर कंपाउंडिंगचा उद्देश आणि पद्धत आणि पॉलिसेकेराइड कंपाउंडिंगची संशोधन प्रगती; कंपाउंडिंग सिस्टमची rheological संशोधन पद्धत; कोल्ड आणि हॉट रिव्हर्स जेल सिस्टमचे rheological गुणधर्म आणि मॉडेल बांधकाम विश्लेषण आणि चर्चा केली जाते, तसेच या पेपर सामग्रीचे संशोधन महत्त्व, संशोधन उद्देश आणि संशोधन.

1.1 खाद्य चित्रपट

खाद्य फिल्म म्हणजे नैसर्गिक खाद्यपदार्थांवर आधारित प्लास्टिसायझर्स आणि क्रॉस-लिंकिंग एजंट्स (जसे की स्ट्रक्चरल पॉलिसेकेराइड्स, लिपिड्स, प्रथिने), वेगवेगळ्या आंतरआण्विक परस्परसंवादाद्वारे, कंपाउंडिंग, गरम करणे, कोटिंग, कोरडे करणे इत्यादींद्वारे जोडणे होय. छिद्रयुक्त नेटवर्क असलेली फिल्म. उपचाराद्वारे तयार केलेली रचना. हे गॅस, ओलावा, सामग्री आणि बाह्य हानिकारक पदार्थांना निवडण्यायोग्य अडथळा गुणधर्म यांसारखी विविध कार्ये प्रदान करू शकते, ज्यामुळे अन्नाची संवेदी गुणवत्ता आणि अंतर्गत रचना सुधारणे आणि अन्न उत्पादनांचा संचय कालावधी किंवा शेल्फ लाइफ वाढवणे.

1.1.1 खाद्य चित्रपटांचा विकास इतिहास

खाद्य चित्रपटाचा विकास 12 व्या आणि 13 व्या शतकात शोधला जाऊ शकतो. त्या वेळी, चिनी लोकांनी लिंबूवर्गीय आणि लिंबूंना कोट करण्यासाठी वॅक्सिंगची एक सोपी पद्धत वापरली, ज्यामुळे फळे आणि भाज्यांमधील पाण्याची हानी प्रभावीपणे कमी झाली, ज्यामुळे फळे आणि भाज्या त्यांचे मूळ चमक टिकवून ठेवतात आणि त्यामुळे फळांचे शेल्फ लाइफ लांबते आणि भाज्या, परंतु फळे आणि भाज्यांच्या एरोबिक श्वासोच्छ्वासात जास्त प्रमाणात अडथळा आणतात, परिणामी फळ किण्वन खराब होते. 15 व्या शतकात, आशियाई लोकांनी आधीच सोया दुधापासून खाद्य फिल्म बनवण्यास सुरुवात केली होती, आणि त्याचा वापर अन्न संरक्षण आणि अन्नाचे स्वरूप वाढवण्यासाठी केला होता [२०]. 16व्या शतकात, ब्रिटीशांनी अन्नाचा ओलावा कमी करण्यासाठी अन्नाच्या पृष्ठभागावर कोटिंग करण्यासाठी चरबीचा वापर केला. 19व्या शतकात, सुक्रोजचा वापर प्रथम काजू, बदाम आणि हेझलनट्सवर खाण्यायोग्य लेप म्हणून केला गेला जेणेकरून स्टोरेज दरम्यान ऑक्सिडेशन आणि रॅन्सिडिटी टाळण्यासाठी. 1830 मध्ये, सफरचंद आणि नाशपाती यांसारख्या फळांसाठी व्यावसायिक हॉट-मेल्ट पॅराफिन चित्रपट दिसू लागले. 19 व्या शतकाच्या अखेरीस, जिलेटिन फिल्म्सची फवारणी मांस उत्पादनांच्या पृष्ठभागावर आणि अन्न संरक्षणासाठी इतर खाद्यपदार्थांवर केली जाते. 1950 च्या दशकाच्या सुरुवातीस, ताजी फळे आणि भाजीपाला लेप आणि जतन करण्यासाठी कार्नौबा मेण इत्यादी तेल-पाण्यातील इमल्शन बनवले गेले होते. 1950 च्या दशकाच्या उत्तरार्धात, मांस उत्पादनांवर लागू केलेल्या खाद्य चित्रपटांवरील संशोधन विकसित होऊ लागले आणि सर्वात व्यापक आणि यशस्वी उदाहरण म्हणजे प्राण्यांच्या लहान आतड्यांपासून केसिंगमध्ये प्रक्रिया केलेली एनीमा उत्पादने.

1950 पासून, असे म्हणता येईल की खाद्य चित्रपटाची संकल्पना खरोखरच प्रस्तावित केली गेली आहे. तेव्हापासून, अनेक संशोधकांना खाण्यायोग्य चित्रपटांमध्ये तीव्र रस निर्माण झाला आहे. 1991 मध्ये, निस्पेरेसने केळी आणि इतर फळांना कोटिंग आणि जतन करण्यासाठी कार्बोक्झिमिथाइल सेल्युलोज (सीएमसी) लागू केले, फळांचे श्वसन कमी झाले आणि क्लोरोफिल कमी होण्यास उशीर झाला. पार्क आणि इतर. 1994 मध्ये झीन प्रोटीन फिल्मचे प्रभावी अवरोध गुणधर्म O2 आणि CO2 मध्ये नोंदवले गेले, ज्यामुळे टोमॅटोचे पाणी कमी होणे, कोमेजणे आणि विरघळणे सुधारले. 1995 मध्ये, लॉर्डिनने स्टार्चवर उपचार करण्यासाठी सौम्य अल्कधर्मी द्रावण वापरले आणि ताजेपणासाठी स्ट्रॉबेरीमध्ये ग्लिसरीन जोडले, ज्यामुळे स्ट्रॉबेरीचे पाणी कमी होण्याचे प्रमाण कमी झाले आणि खराब होण्यास उशीर झाला. बाबर्जींनी 1996 मध्ये फिल्म-फॉर्मिंग लिक्विडच्या सूक्ष्म-द्रवीकरण आणि अल्ट्रासोनिक उपचाराद्वारे खाद्य फिल्म गुणधर्मांमध्ये सुधारणा केली, त्यामुळे फिल्म-फॉर्मिंग लिक्विडचा कण आकार लक्षणीयरीत्या कमी झाला आणि इमल्शनची एकसंध स्थिरता सुधारली गेली. 1998 मध्ये, Padegett et al. सोयाबीन प्रोटीन खाण्यायोग्य फिल्ममध्ये लायसोझाइम किंवा निसिन जोडले आणि त्याचा वापर अन्न गुंडाळण्यासाठी केला आणि असे आढळले की अन्नामध्ये लैक्टिक ऍसिड बॅक्टेरियाची वाढ प्रभावीपणे रोखली गेली आहे [३०]. 1999 मध्ये, यिन किंगहॉन्ग इ. सफरचंद आणि इतर फळांच्या जतन आणि साठवणीसाठी फिल्म कोटिंग एजंट बनवण्यासाठी मेणाचा वापर केला, ज्यामुळे श्वसनास प्रतिबंध होऊ शकतो, आकुंचन आणि वजन कमी होऊ शकते आणि सूक्ष्मजीवांचे आक्रमण रोखू शकते.

बऱ्याच वर्षांपासून, आइस्क्रीम पॅकेजिंगसाठी कॉर्न-बेकिंग बीकर, कँडी पॅकेजिंगसाठी ग्लूटिनस राईस पेपर आणि मीट डिशसाठी टोफू स्किन हे वैशिष्ट्यपूर्ण खाद्य पॅकेजिंग आहेत. परंतु १९६७ मध्ये खाद्य चित्रपटांचे व्यावसायिक वापर जवळजवळ अस्तित्वात नव्हते आणि अगदी मेण-लेपित फळांच्या संरक्षणाचा व्यावसायिक वापर खूपच मर्यादित होता. 1986 पर्यंत, काही कंपन्यांनी खाद्य चित्रपट उत्पादने पुरवण्यास सुरुवात केली आणि 1996 पर्यंत, खाद्य चित्रपट कंपन्यांची संख्या 600 पेक्षा जास्त झाली. सध्या, खाद्यपदार्थांच्या पॅकेजिंग संरक्षणामध्ये खाद्य चित्रपटाचा वापर वाढत आहे, आणि त्यांनी एक यश मिळवले आहे. 100 दशलक्ष यूएस डॉलर्सपेक्षा जास्त वार्षिक महसूल.

1.1.2 खाण्यायोग्य चित्रपटांची वैशिष्ट्ये आणि प्रकार

संबंधित संशोधनानुसार, खाद्य चित्रपटाचे खालील उत्कृष्ट फायदे आहेत: खाद्य चित्रपट विविध खाद्यपदार्थांच्या परस्पर स्थलांतरामुळे अन्नाच्या गुणवत्तेत होणारी घसरण आणि बिघाड टाळू शकतो; काही खाद्य चित्रपट घटकांमध्ये स्वतःला विशेष पौष्टिक मूल्य आणि आरोग्य सेवा कार्य असते; खाद्य फिल्ममध्ये CO2, O2 आणि इतर वायूंसाठी पर्यायी अडथळा गुणधर्म आहेत; खाद्य फिल्म मायक्रोवेव्ह, बेकिंग, तळलेले अन्न आणि औषध फिल्म आणि कोटिंगसाठी वापरली जाऊ शकते; खाद्यतेल फिल्म अँटिऑक्सिडंट्स आणि प्रिझर्वेटिव्ह आणि इतर वाहक म्हणून वापरली जाऊ शकते, ज्यामुळे अन्नाचे शेल्फ लाइफ वाढते; खाद्यपदार्थाची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी आणि अन्न संवेदी गुणधर्म सुधारण्यासाठी कलरंट्स आणि पौष्टिक फोर्टिफायर्स इत्यादींसाठी वाहक म्हणून खाद्य फिल्म वापरली जाऊ शकते; खाण्यायोग्य फिल्म सुरक्षित आणि खाण्यायोग्य आहे आणि अन्नाबरोबर वापरली जाऊ शकते; खाद्य पॅकेजिंग फिल्म्स लहान प्रमाणात किंवा अन्नाच्या युनिट्सच्या पॅकेजिंगसाठी वापरल्या जाऊ शकतात आणि पारंपारिक पॅकेजिंग सामग्रीसह मल्टी-लेयर संमिश्र पॅकेजिंग तयार करतात, ज्यामुळे पॅकेजिंग सामग्रीची एकूण अडथळा कार्यप्रदर्शन सुधारते.

खाद्य पॅकेजिंग फिल्म्समध्ये उपरोक्त कार्यात्मक गुणधर्म असण्याचे कारण मुख्यतः त्यांच्या आत असलेल्या एका विशिष्ट त्रि-आयामी नेटवर्कच्या संरचनेच्या निर्मितीवर आधारित आहे, अशा प्रकारे विशिष्ट शक्ती आणि अडथळा गुणधर्म दर्शवितात. खाद्य पॅकेजिंग फिल्मचे कार्यात्मक गुणधर्म त्याच्या घटकांच्या गुणधर्मांमुळे लक्षणीयरीत्या प्रभावित होतात आणि अंतर्गत पॉलिमर क्रॉसलिंकिंगची डिग्री, नेटवर्क स्ट्रक्चरची एकसमानता आणि घनता देखील वेगवेगळ्या फिल्म-फॉर्मिंग प्रक्रियेमुळे प्रभावित होते. कामगिरीमध्ये स्पष्ट फरक आहेत [15, 35]. खाद्य चित्रपटांमध्ये विद्राव्यता, रंग, पारदर्शकता इत्यादीसारखे काही इतर गुणधर्म देखील असतात. उपयुक्त खाद्य फिल्म पॅकेजिंग साहित्य वेगवेगळ्या वापराच्या वातावरणानुसार आणि पॅकेजिंगच्या उत्पादन वस्तूंमधील फरकांनुसार निवडले जाऊ शकते.

खाद्यपट तयार करण्याच्या पद्धतीनुसार, ते चित्रपट आणि कोटिंग्जमध्ये विभागले जाऊ शकते: (1) पूर्व-तयार स्वतंत्र चित्रपटांना सहसा चित्रपट म्हणतात. (२) लेप, बुडवणे आणि फवारणीद्वारे अन्नाच्या पृष्ठभागावर जो पातळ थर तयार होतो त्याला लेप म्हणतात. फिल्म्स मुख्यतः वेगवेगळ्या घटकांसह खाद्यपदार्थांसाठी वापरली जातात ज्यांना वैयक्तिकरित्या पॅक करणे आवश्यक आहे (जसे की मसाला पॅकेट आणि सोयीस्कर पदार्थांमध्ये तेल पॅकेट), समान घटक असलेले परंतु स्वतंत्रपणे पॅक करणे आवश्यक असलेले पदार्थ (जसे की कॉफी, दूध पावडरची लहान पॅकेजेस, इत्यादी), आणि औषधे किंवा आरोग्य सेवा उत्पादने. कॅप्सूल सामग्री; कोटिंगचा वापर प्रामुख्याने ताजे अन्न जसे की फळे आणि भाज्या, मांस उत्पादने, औषधांचे लेप आणि नियंत्रित-रिलीझ मायक्रोकॅप्सूलच्या असेंब्लीसाठी केले जाते.

खाद्य पॅकेजिंग फिल्मच्या फिल्म-फॉर्मिंग सामग्रीनुसार, ते विभागले जाऊ शकते: पॉलिसेकेराइड खाद्य फिल्म, प्रोटीन खाद्य फिल्म, लिपिड खाद्य फिल्म, मायक्रोबियल खाद्य फिल्म आणि संमिश्र खाद्य फिल्म.

1.1.3 खाद्य चित्रपटाचा वापर

खाद्य पॅकेजिंग सामग्रीचा एक नवीन प्रकार म्हणून जो सुरक्षित आणि खाण्यायोग्य आहे आणि त्याचे विशिष्ट पौष्टिक मूल्य देखील आहे, खाद्यपदार्थ फिल्मचा वापर अन्न पॅकेजिंग उद्योगात, फार्मास्युटिकल क्षेत्रामध्ये, फळे आणि भाज्यांची साठवण आणि जतन, प्रक्रिया आणि जतन करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. मांस आणि जलीय उत्पादने, फास्ट फूडचे उत्पादन आणि तेलाचे उत्पादन. तळलेले बेक्ड कँडीज सारख्या पदार्थांच्या जतनामध्ये याचा व्यापक उपयोग होण्याची शक्यता आहे.

1.1.3.1 अन्न पॅकेजिंगमध्ये अर्ज

ओलावा, ऑक्सिजन आणि सुगंधी पदार्थांचा प्रवेश रोखण्यासाठी फवारणी, घासणे, डिपिंग इत्यादीद्वारे पॅकेजिंग केलेल्या अन्नावर फिल्म-फॉर्मिंग सोल्यूशन झाकले जाते, जे प्रभावीपणे पॅकेजिंगचे नुकसान कमी करू शकते आणि पॅकेजिंग स्तरांची संख्या कमी करू शकते. ; अन्नाचा बाह्य स्तर लक्षणीयरीत्या कमी करा प्लास्टिक पॅकेजिंगच्या घटकांची जटिलता त्याचे पुनर्वापर आणि प्रक्रिया सुलभ करते आणि पर्यावरणीय प्रदूषण कमी करते; विविध घटकांमधील परस्पर स्थलांतर कमी करण्यासाठी बहु-घटक कॉम्प्लेक्स खाद्यपदार्थांच्या काही घटकांच्या स्वतंत्र पॅकेजिंगवर ते लागू केले जाते, ज्यामुळे पर्यावरणातील प्रदूषण कमी होते. अन्न खराब होणे किंवा अन्नाचा दर्जा घसरणे कमी करा. खाद्य पदार्थाच्या पॅकेजिंगसाठी खाद्य फिल्म थेट पॅकेजिंग पेपर किंवा पॅकेजिंग बॅगमध्ये प्रक्रिया केली जाते, ज्यामुळे केवळ सुरक्षितता, स्वच्छता आणि सुविधा मिळत नाही तर पर्यावरणावरील पांढर्या प्रदूषणाचा दबाव देखील कमी होतो.

मुख्य कच्चा माल म्हणून कॉर्न, सोयाबीन आणि गहू वापरून, कागदासारखे अन्नधान्य चित्रपट तयार केले जाऊ शकतात आणि सॉसेज आणि इतर खाद्यपदार्थांच्या पॅकेजिंगसाठी वापरले जाऊ शकतात. वापरानंतर, जरी ते नैसर्गिक वातावरणात टाकून दिले असले तरी ते जैवविघटनशील असतात आणि माती सुधारण्यासाठी मातीच्या खतांमध्ये बदलले जाऊ शकतात. . मुख्य सामग्री म्हणून स्टार्च, चिटोसन आणि बीन ड्रॅग्सचा वापर करून, फास्ट-फूड नूडल्स आणि फ्रेंच फ्राईज सारख्या फास्ट फूडच्या पॅकेजिंगसाठी खाद्य रॅपिंग पेपर तयार केले जाऊ शकतात, जे सोयीस्कर, सुरक्षित आणि अतिशय लोकप्रिय आहे; सीझनिंग पॅकेट्स, सॉलिड सूपसाठी वापरलेले कच्च्या मालासारख्या सोयीस्कर खाद्यपदार्थांचे पॅकेजिंग, जे वापरल्यास थेट भांड्यात शिजवले जाऊ शकते, अन्न दूषित होण्यास प्रतिबंध करू शकते, अन्न पोषण वाढवू शकते आणि साफसफाईची सोय करू शकते. वाळलेल्या एवोकॅडो, बटाटे आणि तुटलेले तांदूळ आंबवले जातात आणि पॉलिसेकेराइड्समध्ये रूपांतरित केले जातात, ज्याचा वापर रंगहीन आणि पारदर्शक, चांगले ऑक्सिजन अडथळा गुणधर्म आणि यांत्रिक गुणधर्म असलेल्या नवीन खाद्य आतल्या पॅकेजिंग साहित्य तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो आणि दूध पावडरच्या पॅकेजिंगसाठी वापरला जातो. , सॅलड तेल आणि इतर उत्पादने [19]. लष्करी अन्नासाठी, उत्पादनाचा वापर केल्यानंतर, पारंपारिक प्लास्टिक पॅकेजिंग सामग्री वातावरणात टाकून दिली जाते आणि शत्रूचा मागोवा घेण्यासाठी एक मार्कर बनते, ज्याचा ठावठिकाणा उघड करणे सोपे आहे. पिझ्झा, पेस्ट्री, केचअप, आइस्क्रीम, दही, केक आणि मिष्टान्न यांसारख्या बहु-घटक विशेष खाद्यपदार्थांमध्ये, प्लास्टिक पॅकेजिंग सामग्री थेट वापरण्यासाठी जोडली जाऊ शकत नाही आणि खाद्य पॅकेजिंग फिल्म त्याचे अद्वितीय फायदे दर्शवते, ज्यामुळे गटांची संख्या कमी होऊ शकते. चव पदार्थांचे स्थलांतर उत्पादन गुणवत्ता आणि सौंदर्यशास्त्र सुधारते [२१]. खाद्य पॅकेजिंग फिल्मचा वापर बॅटर सिस्टमच्या मायक्रोवेव्ह फूड प्रोसेसिंगमध्ये केला जाऊ शकतो. मांस उत्पादने, भाज्या, चीज आणि फळे फवारणी, बुडवून किंवा घासणे इत्यादीद्वारे पूर्व-पॅकेज केली जातात, गोठविली जातात आणि साठवली जातात आणि फक्त वापरासाठी मायक्रोवेव्ह करणे आवश्यक आहे.

जरी काही व्यावसायिक खाद्य पॅकेजिंग कागदपत्रे आणि पिशव्या उपलब्ध आहेत, तरीही संभाव्य खाद्य पॅकेजिंग सामग्रीच्या निर्मिती आणि अनुप्रयोगावर अनेक पेटंट नोंदणीकृत आहेत. फ्रेंच अन्न नियामक प्राधिकरणांनी “सोल्युपन” नावाच्या औद्योगिक खाद्य पॅकेजिंग बॅगला मान्यता दिली आहे, जी हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोज, स्टार्च आणि सोडियम सॉर्बेटने बनलेली आहे आणि व्यावसायिकरित्या उपलब्ध आहे.

1.1.3.2 औषधोपचार मध्ये अर्ज

जिलेटिन, सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह्ज, स्टार्च आणि खाद्य डिंक यांचा वापर औषधे आणि आरोग्य उत्पादनांच्या मऊ आणि कठोर कॅप्सूल शेल तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, जे प्रभावीपणे औषधे आणि आरोग्य उत्पादनांची परिणामकारकता सुनिश्चित करू शकतात आणि सुरक्षित आणि खाण्यायोग्य आहेत; काही औषधांना मूळ कडू चव असते, जी रुग्णांना वापरणे कठीण असते. स्वीकृत, खाद्य चित्रपट अशा औषधांसाठी चव-मास्किंग कोटिंग्स म्हणून वापरले जाऊ शकतात; काही आंत्रिक पॉलिमर पॉलिमर पोटात (पीएच 1.2) वातावरणात विरघळत नाहीत, परंतु आतड्यांसंबंधी (पीएच 6.8) वातावरणात विरघळतात आणि ते आतड्यांतील सस्टेन्ड-रिलीज ड्रग कोटिंगमध्ये वापरले जाऊ शकतात; लक्ष्यित औषधांसाठी वाहक म्हणून देखील वापरले जाऊ शकते.

ब्लँको-फर्नांडीझ आणि इतर. एक chitosan acetylated monoglyceride संमिश्र फिल्म तयार केली आणि व्हिटॅमिन E च्या अँटिऑक्सिडंट क्रियाकलापांच्या निरंतर प्रकाशनासाठी त्याचा वापर केला आणि त्याचा परिणाम उल्लेखनीय होता. दीर्घकालीन अँटिऑक्सिडंट पॅकेजिंग साहित्य. झांग आणि इतर. जिलेटिनसह मिश्रित स्टार्च, पॉलिथिलीन ग्लायकॉल प्लास्टिसायझर जोडले आणि पारंपारिक वापरले. पोकळ कठिण कॅप्सूल संमिश्र फिल्मच्या बुडविण्याच्या प्रक्रियेद्वारे तयार केले गेले आणि संमिश्र फिल्मची पारदर्शकता, यांत्रिक गुणधर्म, हायड्रोफिलिक गुणधर्म आणि फेज मॉर्फोलॉजीचा अभ्यास केला गेला. चांगली कॅप्सूल सामग्री [५२]. लाल वगैरे. पॅरासिटामॉल कॅप्सूलच्या आतड्याच्या आवरणासाठी कॅफिरिनचे खाद्य लेप बनवले आणि खाद्य चित्रपटाचे यांत्रिक गुणधर्म, थर्मल गुणधर्म, अडथळा गुणधर्म आणि औषध सोडण्याच्या गुणधर्मांचा अभ्यास केला. परिणामांवरून असे दिसून आले की ज्वारीचा लेप ग्लियाडिन फिल्मच्या विविध कठीण कॅप्सूलच्या पोटात मोडला नाही, परंतु आतड्यात pH 6.8 वर औषध सोडले. पाईक वगैरे. एचपीएमसी फॅथलेट कण इंडोमेथेसिनने लेपित केले आणि औषधाच्या कणांच्या पृष्ठभागावर एचपीएमसीच्या खाद्य फिल्म-फॉर्मिंग द्रवाची फवारणी केली, आणि औषधाच्या कणांचा सरासरी कण आकार, खाद्य फिल्मचा अभ्यास केला, परिणाम दिसून आले की एचपीएमसीएन-लेपित इंडोमेथेसिन तोंडी औषध औषधाची कडू चव लपविण्याचा आणि औषध वितरणास लक्ष्य करण्याचा उद्देश साध्य करू शकतो. ओलादजादाबसाबादी वगैरे. पारंपारिक जिलेटिन कॅप्सूलला पर्याय म्हणून खाण्यायोग्य संमिश्र फिल्म तयार करण्यासाठी कॅरेजेननसह मिश्रित सुधारित साबुदाणा स्टार्च तयार केला आणि त्याचे कोरडे गतीशास्त्र, थर्मोमेकॅनिकल गुणधर्म, भौतिक-रासायनिक गुणधर्म आणि अडथळा गुणधर्मांचा अभ्यास केला, परिणाम दर्शविते की मिश्रित खाद्य फिल्ममध्ये जिलेटिनसारखेच गुणधर्म आहेत आणि ते करू शकतात. फार्मास्युटिकल कॅप्सूलच्या उत्पादनात वापरले जाऊ शकते.

1.1.3.3 फळे आणि भाजीपाला संरक्षणातील अर्ज

ताजी फळे आणि भाज्या पिकल्यानंतर, जैवरासायनिक प्रतिक्रिया आणि श्वासोच्छ्वास अजूनही जोमदारपणे चालू आहे, ज्यामुळे फळे आणि भाज्यांच्या ऊतींचे नुकसान वाढेल आणि खोलीच्या तपमानावर फळे आणि भाज्यांमधील आर्द्रता नष्ट करणे सोपे होते, परिणामी अंतर्गत ऊतींची गुणवत्ता आणि फळे आणि भाज्यांचे संवेदी गुणधर्म. घट त्यामुळे फळे आणि भाजीपाल्याची साठवणूक आणि वाहतूक करताना जतन हा सर्वात महत्त्वाचा मुद्दा बनला आहे; पारंपारिक जतन पद्धतींचा खराब संरक्षण प्रभाव आणि उच्च खर्च आहे. फळे आणि भाज्यांचे लेप संरक्षण ही सध्या खोलीचे तापमान राखण्यासाठी सर्वात प्रभावी पद्धत आहे. खाद्यपदार्थ तयार करणारे द्रव फळे आणि भाज्यांच्या पृष्ठभागावर लेपित केले जाते, जे प्रभावीपणे सूक्ष्मजीवांचे आक्रमण रोखू शकते, श्वासोच्छ्वास कमी करू शकते, पाण्याची कमतरता आणि फळे आणि भाज्यांच्या ऊतींचे पोषण कमी करू शकते, फळे आणि भाज्यांच्या ऊतींचे शारीरिक वृद्धत्व कमी करू शकते, आणि फळे आणि भाजीपाला उती मूळ मोकळा आणि गुळगुळीत ठेवा. चकचकीत देखावा, ताजे ठेवण्याचा आणि स्टोरेज कालावधी वाढवण्याचा उद्देश साध्य करण्यासाठी. अमेरिकन खाद्यपदार्थ तयार करण्यासाठी मुख्य कच्चा माल म्हणून भाजीपाला तेलातून काढलेले एसिटाइल मोनोग्लिसराइड आणि चीज वापरतात आणि ताजे ठेवण्यासाठी, निर्जलीकरण, तपकिरी आणि सूक्ष्मजीवांचे आक्रमण टाळण्यासाठी फळे आणि भाज्या कापण्यासाठी वापरतात, जेणेकरून ते राखले जाऊ शकते. बराच वेळ ताजी अवस्था. बटाट्याची ताजी ठेवणारी फिल्म तयार करण्यासाठी जपान कच्चा माल म्हणून टाकाऊ रेशीम वापरतो, ज्यामुळे शीतगृहाच्या तुलनेत ताजे-कीपिंग प्रभाव मिळू शकतो. अमेरिकन लोक भाजीपाला तेल आणि फळे यांचा वापर मुख्य कच्चा माल म्हणून कोटिंग लिक्विड बनवण्यासाठी करतात आणि कापलेली फळे ताजी ठेवतात आणि असे आढळून आले की जतनाचा परिणाम चांगला आहे.

मार्केझ आणि इतर. कच्चा माल म्हणून मठ्ठा प्रथिने आणि पेक्टिनचा वापर केला आणि एक मिश्रित खाद्य फिल्म तयार करण्यासाठी क्रॉस-लिंकिंगसाठी ग्लूटामिनेज जोडले, ज्याचा वापर ताजे कापलेले सफरचंद, टोमॅटो आणि गाजरांना कोट करण्यासाठी केला गेला, ज्यामुळे वजन कमी होण्याचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या कमी होऊ शकते. , ताजी कापलेली फळे आणि भाज्यांच्या पृष्ठभागावर सूक्ष्मजीवांच्या वाढीस प्रतिबंध करा आणि ताजी कापलेली फळे आणि भाज्यांची चव आणि चव टिकवून ठेवण्याच्या आधारावर शेल्फ लाइफ वाढवा. शि लेई वगैरे. चिटोसन खाद्य फिल्मसह कोटेड रेड ग्लोब द्राक्षे, ज्यामुळे द्राक्षांचे वजन कमी होणे आणि सडण्याचे प्रमाण कमी होऊ शकते, द्राक्षांचा रंग आणि चमक टिकून राहते आणि विरघळणाऱ्या घन पदार्थांच्या ऱ्हासाला विलंब होतो. chitosan, सोडियम alginate, सोडियम carboxymethylcellulose आणि polyacrylate कच्चा माल म्हणून वापरणे, Liu et al. फळे आणि भाजीपाला ताज्या ठेवण्यासाठी बहुस्तरीय कोटिंगद्वारे खाद्य चित्रपट तयार केले आणि त्यांचे आकारविज्ञान, पाण्यात विद्राव्यता इत्यादींचा अभ्यास केला. परिणामांवरून असे दिसून आले की सोडियम कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोज-चिटोसन-ग्लिसरॉल संमिश्र फिल्मचा सर्वोत्तम संरक्षण प्रभाव आहे. सन किंगशेन इ. सोयाबीन प्रोटीन आयसोलेटच्या संमिश्र फिल्मचा अभ्यास केला, जो स्ट्रॉबेरीच्या जतनासाठी वापरला जातो, ज्यामुळे स्ट्रॉबेरीचे बाष्पोत्सर्जन लक्षणीयरीत्या कमी होते, त्यांचे श्वसन रोखू शकते आणि कुजलेल्या फळांचे प्रमाण कमी होते. फरेरा आणि इतर. मिश्रित खाद्य फिल्म तयार करण्यासाठी फळे आणि भाजीपाला अवशेष पावडर आणि बटाट्याच्या सालीची पावडर वापरली, संमिश्र फिल्मच्या पाण्यात विरघळण्याची क्षमता आणि यांत्रिक गुणधर्मांचा अभ्यास केला आणि हॉथॉर्न जतन करण्यासाठी कोटिंग पद्धत वापरली. परिणामांवरून असे दिसून आले की हॉथॉर्नचे शेल्फ लाइफ दीर्घकाळापर्यंत होते. 50%, वजन कमी होण्याचे प्रमाण 30-57% ने कमी झाले आणि सेंद्रिय ऍसिड आणि आर्द्रता लक्षणीय बदलली नाही. फू झियाओवेई आणि इतर. chitosan खाद्य चित्रपटाद्वारे ताज्या मिरचीच्या जतनाचा अभ्यास केला आणि परिणामांवरून असे दिसून आले की ते स्टोरेज दरम्यान ताज्या मिरचीच्या श्वासोच्छवासाची तीव्रता लक्षणीयरीत्या कमी करू शकते आणि मिरचीचे वृद्धत्व विलंब करू शकते. Navarro-Tarazaga et al. प्लम्स जतन करण्यासाठी मेण-सुधारित HPMC खाद्य फिल्म वापरली. परिणामांनी दर्शविले की मेण ऑक्सिजन आणि आर्द्रता अडथळा गुणधर्म आणि एचपीएमसी फिल्म्सचे यांत्रिक गुणधर्म सुधारू शकतो. प्लम्सचे वजन कमी होण्याचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या कमी झाले, स्टोरेज दरम्यान फळांचे मऊपणा आणि रक्तस्त्राव सुधारला गेला आणि मनुका साठवण्याचा कालावधी लांबला. तांग लियिंग वगैरे. स्टार्च मॉडिफिकेशनमध्ये शेलॅक अल्कली द्रावण वापरले, खाद्य पॅकेजिंग फिल्म तयार केली आणि त्याच्या फिल्म गुणधर्मांचा अभ्यास केला; त्याच वेळी, ताजेपणासाठी आंब्याला आवरण देण्यासाठी त्याच्या फिल्म-फॉर्मिंग लिक्विडचा वापर केल्याने श्वासोच्छ्वास प्रभावीपणे कमी होऊ शकतो, ते स्टोरेज दरम्यान तपकिरी घटना रोखू शकते, वजन कमी होण्याचे प्रमाण कमी करू शकते आणि स्टोरेज कालावधी वाढवू शकते.

1.1.3.4 मांस उत्पादनांच्या प्रक्रिया आणि संरक्षणासाठी अर्ज

भरपूर पोषक आणि उच्च-पाणी क्रियाकलाप असलेल्या मांस उत्पादनांवर प्रक्रिया, वाहतूक, साठवण आणि वापराच्या प्रक्रियेत सूक्ष्मजीव सहजपणे आक्रमण करतात, परिणामी रंग गडद होतो आणि चरबीचे ऑक्सिडेशन आणि इतर खराब होतात. मांस उत्पादनांचा स्टोरेज कालावधी आणि शेल्फ लाइफ वाढविण्यासाठी, मांस उत्पादनांमधील एन्झाईम्सची क्रिया आणि पृष्ठभागावरील सूक्ष्मजीवांचे आक्रमण रोखण्याचा प्रयत्न करणे आणि चरबीच्या ऑक्सिडेशनमुळे रंग आणि गंध खराब होण्यापासून रोखण्याचा प्रयत्न करणे आवश्यक आहे. सध्या, खाद्य चित्रपट संरक्षण ही देश-विदेशात मांस संरक्षणासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाणारी एक सामान्य पद्धत आहे. पारंपारिक पद्धतीशी तुलना केल्यास, असे आढळून आले की बाह्य सूक्ष्मजीवांचे आक्रमण, चरबीची ऑक्सिडेटिव्ह रॅन्सिडिटी आणि ज्यूसचे नुकसान हे खाद्य फिल्ममध्ये पॅकेज केलेल्या मांस उत्पादनांमध्ये लक्षणीयरीत्या सुधारले गेले आहे आणि मांस उत्पादनांच्या गुणवत्तेत लक्षणीय सुधारणा झाली आहे. शेल्फ लाइफ वाढवली आहे.

1950 च्या दशकाच्या उत्तरार्धात मांस उत्पादनांच्या खाद्य फिल्मवर संशोधन सुरू झाले आणि सर्वात यशस्वी अनुप्रयोग प्रकरण म्हणजे कोलेजन खाद्य फिल्म, ज्याचा वापर सॉसेज उत्पादन आणि प्रक्रियेमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. एमिरोग्लू इ. बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ फिल्म बनवण्यासाठी सोयाबीन प्रोटीन खाण्यायोग्य फिल्ममध्ये तिळाचे तेल जोडले आणि गोठलेल्या गोमांसवरील जीवाणूविरोधी प्रभावाचा अभ्यास केला. परिणामांनी दर्शविले की अँटीबैक्टीरियल फिल्म स्टॅफिलोकोकस ऑरियसचे पुनरुत्पादन आणि वाढ लक्षणीयरीत्या प्रतिबंधित करू शकते. वूक इ. प्रोअँथोसायनिडिन खाद्य फिल्म तयार केली आणि ताजेपणासाठी रेफ्रिजरेटेड डुकराचे मांस कोट करण्यासाठी त्याचा वापर केला. 14 दिवस साठवल्यानंतर डुकराचे मांस चॉप्सचा रंग, pH, TVB-N व्हॅल्यू, थायोबार्बिट्युरिक ॲसिड आणि मायक्रोबियल काउंटचा अभ्यास करण्यात आला. परिणामांवरून असे दिसून आले की प्रोअँथोसायनिडिनची खाद्य फिल्म थायोबार्बिट्युरिक ऍसिडची निर्मिती प्रभावीपणे कमी करू शकते, फॅटी ऍसिड खराब होण्यास प्रतिबंध करू शकते, मांस उत्पादनांच्या पृष्ठभागावर सूक्ष्मजीवांचे आक्रमण आणि पुनरुत्पादन कमी करू शकते, मांस उत्पादनांची गुणवत्ता सुधारू शकते आणि साठवण कालावधी वाढवू शकते. शेल्फ लाइफ जियांग शाओटोंग आणि इतर. स्टार्च-सोडियम अल्जिनेट संमिश्र झिल्लीच्या द्रावणात चहाचे पॉलीफेनॉल आणि ॲलिसिन जोडले, आणि त्यांचा वापर थंडगार डुकराचे ताजेपणा टिकवून ठेवण्यासाठी केला, जे 0-4 °C तापमानात 19 दिवसांपेक्षा जास्त काळ साठवले जाऊ शकते. कार्टाजेना आणि इतर. डुकराचे मांस स्लाइस जतन करण्यासाठी निसिन अँटीमाइक्रोबियल एजंटसह जोडलेल्या कोलेजन खाद्य फिल्मचा बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ प्रभाव नोंदविला गेला आहे, हे सूचित करते की कोलेजन खाद्य फिल्म रेफ्रिजरेटेड डुकराचे मांस स्लाइसचे ओलावा स्थलांतर कमी करू शकते, मांस उत्पादनांच्या विचित्रपणाला विलंब करू शकते आणि 2% सह कोलेजन फिल्म जोडू शकते. निसिनचा सर्वोत्तम संरक्षण प्रभाव होता. वांग रुई इ. पीएच, अस्थिर बेस नायट्रोजन, लालसरपणा आणि गोमांसाच्या एकूण वसाहतींच्या संख्येचे तुलनात्मक विश्लेषण करून सोडियम अल्जिनेट, चिटोसन आणि कार्बोक्झिमेथिल फायबरमधील बदलांचा अभ्यास 16 दिवसांत केला. सोडियम व्हिटॅमिनच्या तीन प्रकारच्या खाद्यपटांचा वापर थंडगार गोमांस ताजेपणा टिकवण्यासाठी केला गेला. परिणामांवरून असे दिसून आले की सोडियम अल्जिनेटच्या खाद्यपटाचा ताजेपणा टिकवून ठेवण्याचा आदर्श प्रभाव होता. कॅप्रिओली आणि इतर. शिजवलेले टर्कीचे स्तन सोडियम केसिनेट खाद्य फिल्मने गुंडाळले आणि नंतर 4 डिग्री सेल्सिअस तापमानात रेफ्रिजरेट केले. अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की सोडियम केसीनेट खाद्य फिल्म रेफ्रिजरेशन दरम्यान टर्कीचे मांस कमी करू शकते. .

1.1.3.5 जलीय उत्पादनांच्या संरक्षणासाठी अर्ज

जलीय उत्पादनांच्या गुणवत्तेची घसरण प्रामुख्याने मुक्त ओलावा कमी होणे, चव खराब होणे आणि जलीय उत्पादनांचा पोत बिघडणे यातून दिसून येते. जलीय उत्पादनांचे विघटन, सूक्ष्मजीवांच्या आक्रमणामुळे होणारे ऑक्सिडेशन, विकृतीकरण आणि कोरडे वापर हे सर्व जलीय उत्पादनांच्या शेल्फ लाइफवर परिणाम करणारे महत्त्वाचे घटक आहेत. गोठवलेली साठवण ही जलीय उत्पादनांच्या जतनासाठी एक सामान्य पद्धत आहे, परंतु या प्रक्रियेत काही प्रमाणात गुणवत्तेचा ऱ्हास होईल, जे गोड्या पाण्यातील माशांसाठी विशेषतः गंभीर आहे.

जलीय उत्पादनांचे खाद्य चित्रपट संरक्षण 1970 च्या उत्तरार्धात सुरू झाले आणि आता ते मोठ्या प्रमाणावर वापरले जात आहे. खाण्यायोग्य फिल्म गोठवलेल्या जलीय उत्पादनांचे प्रभावीपणे जतन करू शकते, पाण्याचे नुकसान कमी करू शकते आणि चरबीचे ऑक्सिडेशन टाळण्यासाठी अँटिऑक्सिडंट्ससह देखील एकत्र केले जाऊ शकते, ज्यामुळे शेल्फ लाइफ आणि शेल्फ लाइफ वाढवण्याचा उद्देश साध्य होतो. मीनाचीसुंदरम वगैरे. स्टार्चचा मॅट्रिक्स म्हणून वापर करून स्टार्च-आधारित मिश्रित खाद्य फिल्म तयार केली आणि त्यात लवंग आणि दालचिनीसारखे मसाले टाकले आणि पांढर्या कोळंबीच्या संरक्षणासाठी त्याचा वापर केला. परिणामांवरून असे दिसून आले की खाद्य स्टार्च फिल्म सूक्ष्मजीवांची वाढ प्रभावीपणे रोखू शकते, चरबीचे ऑक्सिडेशन कमी करू शकते, रेफ्रिजरेटेड पांढऱ्या कोळंबीचे शेल्फ लाइफ 10 °C आणि 4 °C वर अनुक्रमे 14 आणि 12 दिवसांपर्यंत वाढवू शकते. चेंग Yuanyuan आणि इतरांनी पुलुलन द्रावणाच्या संरक्षकांचा अभ्यास केला आणि गोड्या पाण्यातील मासे बाहेर काढले. संरक्षण सूक्ष्मजीवांच्या वाढीस प्रभावीपणे प्रतिबंधित करू शकते, माशांच्या प्रथिने आणि चरबीचे ऑक्सिडेशन कमी करू शकते आणि उत्कृष्ट संरक्षण प्रभाव पाडते. युनूस वगैरे. जिलेटिन खाण्यायोग्य फिल्मसह लेपित इंद्रधनुष्य ट्राउट ज्यामध्ये तमालपत्र आवश्यक तेल जोडले गेले होते आणि 4 डिग्री सेल्सिअस तापमानात रेफ्रिजरेटेड संरक्षणाच्या परिणामाचा अभ्यास केला. परिणामांवरून असे दिसून आले की जिलेटिन खाण्यायोग्य फिल्म 22 दिवसांपर्यंत इंद्रधनुष्य ट्राउटची गुणवत्ता राखण्यासाठी प्रभावी होती. बर्याच काळापासून वांग सिवेई आणि इतर. मुख्य सामग्री म्हणून सोडियम अल्जिनेट, चिटोसन आणि सीएमसीचा वापर केला, खाण्यायोग्य फिल्म द्रव तयार करण्यासाठी स्टिअरिक ऍसिड जोडले आणि ताजेपणासाठी पेनेयस व्हॅनमेईचा लेप करण्यासाठी वापरला. अभ्यासात असे दिसून आले आहे की CMC आणि chitosan च्या संमिश्र फिल्म द्रवपदार्थाचा चांगला संरक्षण प्रभाव आहे आणि शेल्फ लाइफ सुमारे 2 दिवस वाढवू शकतो. यांग शेंगपिंग आणि इतरांनी चिटोसन-टी पॉलिफेनॉल खाद्य फिल्मचा वापर ताज्या केसांच्या केसांच्या रेफ्रिजरेशन आणि जतनासाठी केला, ज्यामुळे हेअरटेलच्या पृष्ठभागावर बॅक्टेरियाचे पुनरुत्पादन प्रभावीपणे रोखता येते, अस्थिर हायड्रोक्लोरिक ऍसिड तयार होण्यास विलंब होतो आणि हेअरटेलचे शेल्फ लाइफ वाढवता येते. सुमारे 12 दिवस.

1.1.3.6 तळलेले अन्न मध्ये अर्ज

डीप फ्राईड फूड हे मोठ्या प्रमाणावर आउटपुट असलेले खाण्यास तयार अन्न आहे. हे पॉलिसेकेराइड आणि प्रोटीन खाण्यायोग्य फिल्मने गुंडाळलेले आहे, जे तळण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान अन्नाचा रंग बदलण्यापासून रोखू शकते आणि तेलाचा वापर कमी करू शकते. ऑक्सिजन आणि आर्द्रतेचा प्रवेश [८०]. तळलेले अन्न जेलन गमने कोटिंग केल्याने तेलाचा वापर 35%-63% कमी होऊ शकतो, जसे की सशिमी तळताना ते तेलाचा वापर 63% कमी करू शकतो; बटाट्याच्या चिप्स तळताना ते तेलाचा वापर 35%-63% कमी करू शकते. 60% कमी इंधन वापर इ. [81].

सिंगथॉन्ग वगैरे. सोडियम अल्जिनेट, कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोज आणि पेक्टिन यांसारख्या पॉलिसेकेराइड्सचे खाद्य चित्रपट बनवले, जे तळलेल्या केळीच्या पट्ट्यांवर कोटिंगसाठी वापरले गेले आणि तळल्यानंतर तेल शोषण्याच्या दराचा अभ्यास केला. परिणामांवरून असे दिसून आले की पेक्टिन आणि कार्बोक्झिल मेथिलसेल्युलोजसह लेपित केलेल्या तळलेल्या केळीच्या पट्ट्या चांगल्या संवेदी गुणवत्ता दर्शवितात, त्यापैकी पेक्टिन खाद्य फिल्मचा तेल शोषण कमी करण्यावर सर्वोत्तम परिणाम होतो [८२]. होलोनिया इ. तळलेल्या चिकन फिलेट्सच्या पृष्ठभागावर कोटेड एचपीएमसी आणि एमसी फिल्म्स तेलाचा वापर, मुक्त फॅटी ऍसिड सामग्री आणि तळण्याच्या तेलातील रंग मूल्यातील बदलांचा अभ्यास करण्यासाठी. प्री-कोटिंग तेलाचे शोषण कमी करू शकते आणि तेलाचे आयुष्य सुधारू शकते [83]. शेंग मेक्सियांग आणि इतर. बटाट्याच्या चिप्सचे तेल शोषण, पाण्याचे प्रमाण, रंग, ऍक्रिलामाइडचे प्रमाण आणि संवेदी गुणवत्तेचा अभ्यास करण्यासाठी CMC, चिटोसन आणि सोयाबीन प्रोटीन अलगाव, कोटेड बटाटा चिप्सच्या खाद्य फिल्म्स बनवल्या आणि उच्च तापमानावर तळल्या. , परिणामांवरून असे दिसून आले की सोयाबीन प्रथिने पृथक केलेल्या खाद्य फिल्मचा तळलेल्या बटाटा चिप्सच्या तेलाचा वापर कमी करण्यावर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो आणि चिटोसन खाद्य फिल्मचा ऍक्रिलामाइड सामग्री कमी करण्यावर चांगला प्रभाव पडतो [८४]. साल्वाडोर वगैरे. तळलेले स्क्विड रिंग्सच्या पृष्ठभागावर गव्हाचा स्टार्च, सुधारित कॉर्न स्टार्च, डेक्सट्रिन आणि ग्लूटेनचा लेप लावला, ज्यामुळे स्क्विड रिंग्सचा कुरकुरीतपणा सुधारू शकतो आणि तेल शोषण दर कमी होऊ शकतो [85].

1.1.3.7 भाजलेल्या वस्तूंमध्ये अर्ज

बेक केलेल्या वस्तूंचे स्वरूप सुधारण्यासाठी खाद्य फिल्मचा वापर गुळगुळीत कोटिंग म्हणून केला जाऊ शकतो; बेक केलेल्या वस्तूंचे शेल्फ लाइफ सुधारण्यासाठी ओलावा, ऑक्सिजन, ग्रीस इत्यादींचा अडथळा म्हणून वापर केला जाऊ शकतो, उदाहरणार्थ, चिटोसन खाद्य फिल्मचा वापर ब्रेडच्या पृष्ठभागावर कोटिंग करण्यासाठी केला जातो, याचा वापर कुरकुरीत स्नॅक्स आणि स्नॅक्ससाठी चिकट म्हणून देखील केला जाऊ शकतो, उदाहरणार्थ, भाजलेले शेंगदाणे अनेकदा मीठ आणि मसाला घालण्यासाठी चिकटवलेले असतात [८७].

क्रिस्टोस आणि इतर. सोडियम अल्जिनेट आणि व्हे प्रोटीनच्या खाद्यपट बनवले आणि त्यांना लैक्टोबॅसिलस रॅमनोसस प्रोबायोटिक ब्रेडच्या पृष्ठभागावर लेपित केले. अभ्यासात असे दिसून आले आहे की प्रोबायोटिक्सचा जगण्याचा दर लक्षणीयरीत्या सुधारला आहे, परंतु दोन प्रकारच्या ब्रेडमध्ये पाचन तंत्र खूप समान आहे, म्हणून खाद्य फिल्मचे लेप ब्रेडचे पोत, चव आणि थर्मोफिजिकल गुणधर्म बदलत नाही [88]. पनुवत वगैरे. खाण्यायोग्य संमिश्र फिल्म तयार करण्यासाठी मिथाइल सेल्युलोज मॅट्रिक्समध्ये भारतीय गूसबेरी अर्क जोडला, आणि भाजलेल्या काजूंचा ताजेपणा टिकवण्यासाठी त्याचा वापर केला. परिणामांवरून असे दिसून आले की संमिश्र खाद्य फिल्म स्टोरेज दरम्यान भाजलेले काजू प्रभावीपणे रोखू शकते. गुणवत्ता ढासळली आणि भाजलेल्या काजूचे शेल्फ लाइफ 90 दिवसांपर्यंत वाढवले ​​गेले [89]. Schou et al. सोडियम कॅसिनेट आणि ग्लिसरीनसह पारदर्शक आणि लवचिक खाद्य फिल्म बनवली आणि त्याचे यांत्रिक गुणधर्म, पाण्याची पारगम्यता आणि भाजलेल्या ब्रेडच्या स्लाइसवर त्याचा पॅकेजिंग प्रभाव यांचा अभ्यास केला. निकालांवरून दिसून आले की सोडियम केसिनेटची खाद्य फिल्म भाजलेली ब्रेड गुंडाळलेली आहे. ब्रेडिंग केल्यानंतर, खोलीच्या तपमानावर स्टोरेजच्या 6 तासांच्या आत त्याची कडकपणा कमी केली जाऊ शकते [90]. Du et al. सफरचंद-आधारित खाद्य फिल्म आणि टोमॅटो-आधारित खाद्य फिल्म रोस्ट चिकन गुंडाळण्यासाठी वनस्पती आवश्यक तेले जोडली गेली, ज्यामुळे चिकन भाजण्यापूर्वी केवळ सूक्ष्मजीवांच्या वाढीस प्रतिबंध केला गेला नाही तर भाजल्यानंतर चिकनची चव देखील वाढली [91]. जावनमर्द वगैरे. गव्हाच्या स्टार्चची खाण्यायोग्य फिल्म तयार केली आणि भाजलेले पिस्ते गुंडाळण्यासाठी वापरली. परिणामांवरून असे दिसून आले की खाण्यायोग्य स्टार्च फिल्म नटांची ऑक्सिडेटिव्ह रॅन्सिडिटी रोखू शकते, नटांची गुणवत्ता सुधारू शकते आणि त्यांचे शेल्फ लाइफ वाढवू शकते [92]. माजिद वगैरे. भाजलेले शेंगदाणे कोट करण्यासाठी मठ्ठा प्रोटीन खाद्य फिल्म वापरली, ज्यामुळे ऑक्सिजन अडथळा वाढू शकतो, शेंगदाण्याचे विस्कळीतपणा कमी होऊ शकतो, भाजलेले शेंगदाणे ठिसूळपणा सुधारू शकतो आणि साठवण कालावधी वाढवू शकतो [93].

1.1.3.8 मिठाई उत्पादनांमध्ये अर्ज

कँडी उद्योगाला वाष्पशील घटकांच्या प्रसारासाठी उच्च आवश्यकता आहेत, म्हणून पॉलिश केलेल्या पृष्ठभागासह चॉकलेट आणि कँडीजसाठी, अस्थिर घटक असलेले कोटिंग द्रव बदलण्यासाठी पाण्यात विरघळणारे खाद्य चित्रपट वापरणे आवश्यक आहे. ऑक्सिजन आणि आर्द्रतेचे स्थलांतर कमी करण्यासाठी खाद्य पॅकेजिंग फिल्म कँडीच्या पृष्ठभागावर एक गुळगुळीत संरक्षणात्मक फिल्म बनवू शकते [१९]. मिठाईमध्ये दह्यातील प्रथिने खाण्यायोग्य फिल्म्सचा वापर त्याच्या अस्थिर घटकांचा प्रसार लक्षणीयरीत्या कमी करू शकतो. जेव्हा चॉकलेटचा वापर कुकीज आणि पीनट बटर यांसारख्या तेलकट पदार्थांना जोडण्यासाठी केला जातो तेव्हा ते तेल चॉकलेटच्या बाहेरील थरात जाते, ज्यामुळे चॉकलेट चिकट होते आणि "रिव्हर्स फ्रॉस्ट" ची घटना घडते, परंतु आतील सामग्री कोरडी होते, परिणामी त्याच्या चव मध्ये बदल. ग्रीस बॅरियर फंक्शनसह खाद्य फिल्म पॅकेजिंग मटेरियलचा थर जोडल्याने ही समस्या दूर होऊ शकते [९४].

नेल्सन आणि इतर. अनेक लिपिड असलेल्या कँडीज कोट करण्यासाठी मिथाइलसेल्युलोज खाद्य फिल्म वापरली आणि खूप कमी लिपिड पारगम्यता दर्शविली, ज्यामुळे चॉकलेट [९५] मध्ये फ्रॉस्टिंग घटना रोखली. मेयर्सने च्युइंग गमवर एक हायड्रोजेल-वॅक्स बायलेयर खाद्य फिल्म लावली, ज्यामुळे त्याचे चिकटपणा सुधारू शकतो, पाण्याचे अस्थिरीकरण कमी होऊ शकते आणि त्याचे शेल्फ लाइफ वाढू शकते [21]. फडिनी वगैरेंनी तयार केलेले पाणी. डेकोलेजेन-कोकोआ बटर खाण्यायोग्य संमिश्र फिल्मचा त्याच्या यांत्रिक गुणधर्मांसाठी आणि पाण्याच्या पारगम्यतेसाठी अभ्यास केला गेला आणि चांगले परिणामांसह चॉकलेट उत्पादनांसाठी ते कोटिंग म्हणून वापरले गेले [96].

1.1.4 सेल्युलोज-आधारित खाद्य चित्रपट

सेल्युलोज-आधारित खाद्य फिल्म ही एक प्रकारची खाद्य फिल्म आहे जी सर्वात मुबलक सेल्युलोज आणि मुख्य कच्चा माल म्हणून निसर्गातील डेरिव्हेटिव्ह्जपासून बनविली जाते. सेल्युलोज-आधारित खाद्य फिल्म गंधहीन आणि चवहीन आहे, आणि चांगली यांत्रिक शक्ती, तेल अडथळा गुणधर्म, पारदर्शकता, लवचिकता आणि चांगले गॅस अवरोध गुणधर्म आहेत. तथापि, सेल्युलोजच्या हायड्रोफिलिक स्वरूपामुळे, सेल्युलोज-आधारित खाद्य फिल्मचा प्रतिकार म्हणजे पाण्याची कार्यक्षमता सामान्यतः तुलनेने खराब असते [82, 97-99].

अन्न उद्योगाच्या उत्पादनात टाकाऊ पदार्थांपासून बनवलेल्या सेल्युलोजवर आधारित खाद्य फिल्म उत्कृष्ट कामगिरीसह खाद्य पॅकेजिंग फिल्म मिळवू शकतात आणि उत्पादनांचे अतिरिक्त मूल्य वाढवण्यासाठी टाकाऊ पदार्थांचा पुनर्वापर करू शकतात. फरेरा आणि इतर. सेल्युलोज-आधारित खाद्य मिश्रित फिल्म तयार करण्यासाठी बटाट्याच्या सालीच्या पावडरमध्ये फळे आणि भाज्यांचे अवशेष पावडर मिसळले आणि ताजेपणा टिकवून ठेवण्यासाठी हॉथॉर्नच्या कोटिंगवर लावले आणि चांगले परिणाम प्राप्त केले [62]. Tan Huizi et al. बीन ड्रॅग्जमधून काढलेल्या आहारातील फायबरचा बेस मटेरियल म्हणून वापर केला आणि सोयाबीन फायबरची खाद्य फिल्म तयार करण्यासाठी विशिष्ट प्रमाणात जाडसर जोडले, ज्यामध्ये चांगले यांत्रिक गुणधर्म आणि अडथळा गुणधर्म आहेत [१००], जे मुख्यतः फास्ट फूड नूडल सीझनिंगच्या पॅकेजिंगसाठी वापरले जाते. , मटेरियल पॅकेज थेट गरम पाण्यात विरघळणे सोयीस्कर आणि पौष्टिक आहे.

पाण्यात विरघळणारे सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह्ज, जसे की मिथाइल सेल्युलोज (MC), कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोज (CMC) आणि हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइल सेल्युलोज (HPMC), एक सतत मॅट्रिक्स तयार करू शकतात आणि सामान्यतः खाद्य चित्रपटांच्या विकास आणि संशोधनात वापरले जातात. जिओ नाययू आणि इतर. MC चा मुख्य फिल्म-फॉर्मिंग सब्सट्रेट म्हणून वापर केला, पॉलीथिलीन ग्लायकोल आणि कॅल्शियम क्लोराईड आणि इतर सहायक साहित्य जोडले, कास्टिंग पद्धतीने MC खाण्यायोग्य फिल्म तयार केली आणि ओलेक्रॅनॉनचे संरक्षण करण्यासाठी ते लागू केले, ज्यामुळे ओलेक्रॅनॉनचे तोंड लांबू शकते. पीचचे शेल्फ लाइफ 4.5 दिवस [१०१] आहे. इस्माइली आणि इतर. कास्टिंग करून MC खाद्य फिल्म तयार केली आणि वनस्पतीच्या आवश्यक तेलाच्या मायक्रोकॅप्सूलच्या लेपवर लावली. परिणामांवरून असे दिसून आले की एमसी फिल्मचा तेल-अवरोधक प्रभाव चांगला आहे आणि फॅटी ऍसिड खराब होण्यापासून रोखण्यासाठी अन्न पॅकेजिंगवर लागू केले जाऊ शकते [१०२]. तियान वगैरे. स्टीरिक ऍसिड आणि असंतृप्त फॅटी ऍसिडसह सुधारित एमसी खाद्य चित्रपट, जे एमसी खाद्य चित्रपटांचे पाणी अवरोधित करणारे गुणधर्म सुधारू शकतात [१०३]. लाइ फेंगींग वगैरे. एमसी खाद्य फिल्मच्या फिल्म-फॉर्मिंग प्रक्रियेवर सॉल्व्हेंट प्रकाराचा प्रभाव आणि खाद्य फिल्मच्या अडथळा गुणधर्म आणि यांत्रिक गुणधर्मांचा अभ्यास केला [104].

सीएमसी झिल्लीमध्ये O2, CO2 आणि तेलांना चांगले अडथळा गुणधर्म आहेत आणि ते अन्न आणि औषधांच्या क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात [99]. बिफानी वगैरे. सीएमसी झिल्ली तयार केली आणि पानांच्या अर्काचा पाण्याच्या अडथळ्याच्या गुणधर्मांवर आणि पडद्याच्या वायू अवरोध गुणधर्मांवर होणाऱ्या परिणामाचा अभ्यास केला. परिणामांवरून असे दिसून आले की पानांचा अर्क जोडल्याने पडद्याच्या ओलावा आणि ऑक्सिजन अडथळा गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय सुधारणा होऊ शकते, परंतु CO2 साठी नाही. अडथळा गुणधर्म अर्क [105] च्या एकाग्रतेशी संबंधित आहेत. डी मौरा आणि इतर. तयार केलेल्या चिटोसन नॅनोकणांनी सीएमसी फिल्म्सला मजबुती दिली आणि संमिश्र फिल्म्सची थर्मल स्थिरता, यांत्रिक गुणधर्म आणि पाण्यात विद्राव्यता यांचा अभ्यास केला. परिणाम दर्शविते की chitosan नॅनो कण प्रभावीपणे यांत्रिक गुणधर्म आणि CMC चित्रपटांची थर्मल स्थिरता सुधारू शकतात. लिंग [98]. घनबरजादेह वगैरे. सीएमसी खाद्य चित्रपट तयार केले आणि सीएमसी फिल्म्सच्या भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांवर ग्लिसरॉल आणि ओलिक ॲसिडच्या प्रभावांचा अभ्यास केला. परिणामांनी दर्शविले की चित्रपटांच्या अडथळा गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय सुधारणा झाली आहे, परंतु यांत्रिक गुणधर्म आणि पारदर्शकता कमी झाली आहे [99]. चेंग वगैरे. कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोज-कॉन्जॅक ग्लुकोमॅनन खाद्य संमिश्र फिल्म तयार केली आणि संमिश्र फिल्मच्या भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांवर पाम तेलाच्या प्रभावाचा अभ्यास केला. परिणामांनी दर्शविले की लहान लिपिड मायक्रोस्फियर्स संयुक्त फिल्ममध्ये लक्षणीय वाढ करू शकतात. पृष्ठभागाची हायड्रोफोबिसिटी आणि पाण्याच्या रेणूच्या प्रवेश वाहिनीची वक्रता पडद्याच्या आर्द्रता अडथळा कार्यक्षमतेत सुधारणा करू शकते [१०६].

HPMC मध्ये चांगले फिल्म-फॉर्मिंग गुणधर्म आहेत, आणि त्याची फिल्म लवचिक, पारदर्शक, रंगहीन आणि गंधहीन आहे, आणि चांगले तेल-अडथळा गुणधर्म आहेत, परंतु त्याचे यांत्रिक गुणधर्म आणि पाणी-अवरोधक गुणधर्म सुधारणे आवश्यक आहे. झुनिगा एट अल यांनी केलेला अभ्यास. एचपीएमसी फिल्म-फॉर्मिंग सोल्यूशनची प्रारंभिक मायक्रोस्ट्रक्चर आणि स्थिरता फिल्मच्या पृष्ठभागावर आणि अंतर्गत संरचनेवर लक्षणीय परिणाम करू शकते आणि फिल्म स्ट्रक्चरच्या निर्मिती दरम्यान तेलाचे थेंब ज्या प्रकारे प्रवेश करतात त्याद्वारे प्रकाश संप्रेषण आणि पृष्ठभागाच्या क्रियाकलापांवर लक्षणीय परिणाम होऊ शकतो हे दर्शविते. चित्रपट एजंटची जोडणी फिल्म-फॉर्मिंग सोल्यूशनची स्थिरता सुधारू शकते, ज्यामुळे पृष्ठभागाची रचना आणि फिल्मच्या ऑप्टिकल गुणधर्मांवर परिणाम होतो, परंतु यांत्रिक गुणधर्म आणि हवा पारगम्यता कमी होत नाही [१०७]. Klangmuang et al. एचपीएमसी फिल्मचे यांत्रिक गुणधर्म आणि अडथळा गुणधर्म सुधारण्यासाठी एचपीएमसी खाद्य फिल्म सुधारण्यासाठी आणि सुधारण्यासाठी सेंद्रिय सुधारित चिकणमाती आणि मेण वापरले. मेण आणि चिकणमाती बदल केल्यानंतर, एचपीएमसी खाद्य फिल्मचे यांत्रिक गुणधर्म खाद्य फिल्मशी तुलना करता येण्याजोगे असल्याचे अभ्यासातून दिसून आले. ओलावा घटकांचे कार्यप्रदर्शन सुधारले [१०८]. डोगन वगैरे. HPMC खाद्य फिल्म तयार केली, आणि HPMC फिल्म वाढवण्यासाठी आणि सुधारित करण्यासाठी मायक्रोक्रिस्टलाइन सेल्युलोजचा वापर केला, आणि फिल्मच्या पाण्याची पारगम्यता आणि यांत्रिक गुणधर्मांचा अभ्यास केला. परिणामांनी दर्शविले की सुधारित फिल्मचे आर्द्रता अडथळा गुणधर्म लक्षणीय बदलले नाहीत. , परंतु त्याचे यांत्रिक गुणधर्म लक्षणीयरीत्या सुधारले गेले आहेत [१०९]. चोई वगैरे. खाण्यायोग्य संमिश्र फिल्म तयार करण्यासाठी HPMC मॅट्रिक्समध्ये ओरेगॅनो लीफ आणि बर्गामोट आवश्यक तेल जोडले आणि ताज्या प्लम्सच्या लेप संरक्षणासाठी ते लागू केले. अभ्यासात असे दिसून आले आहे की खाद्य संमिश्र फिल्म प्लम्सच्या श्वसनास प्रभावीपणे प्रतिबंधित करू शकते, इथिलीनचे उत्पादन कमी करू शकते, वजन कमी करण्याचा दर कमी करू शकते आणि प्लम्सची गुणवत्ता सुधारू शकते [110]. एस्तेगलाल वगैरे. खाण्यायोग्य संमिश्र चित्रपट तयार करण्यासाठी जिलेटिनसह एचपीएमसीचे मिश्रण केले आणि खाद्य संमिश्र चित्रपटांचा अभ्यास केला. एचपीएमसी जिलेटिनचे भौतिक-रासायनिक गुणधर्म, यांत्रिक गुणधर्म आणि सुसंगतता दर्शविते की एचपीएमसी जिलेटिन संमिश्र चित्रपटांचे तन्य गुणधर्म लक्षणीय बदलले नाहीत, जे औषधी कॅप्सूल [111] तयार करण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात. Villacres et al. एचपीएमसी-कसावा स्टार्च खाण्यायोग्य संमिश्र फिल्म्सचे यांत्रिक गुणधर्म, वायू अवरोध गुणधर्म आणि बॅक्टेरियाविरोधी गुणधर्मांचा अभ्यास केला. परिणामांनी दर्शविले की संमिश्र चित्रपटांमध्ये चांगले ऑक्सिजन अडथळा गुणधर्म आणि बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ प्रभाव होता [112]. Byun et al. शेलॅक-एचपीएमसी संमिश्र पडदा तयार केला, आणि मिश्रित पडद्यावरील इमल्सीफायर्स आणि शेलॅक एकाग्रतेच्या प्रकारांचा अभ्यास केला. इमल्सिफायरने संमिश्र झिल्लीचे पाणी-अवरोधक गुणधर्म कमी केले, परंतु त्याचे यांत्रिक गुणधर्म लक्षणीय घटले नाहीत; शेलॅक जोडल्याने एचपीएमसी झिल्लीची थर्मल स्थिरता मोठ्या प्रमाणात सुधारली, आणि शेलॅक एकाग्रता वाढल्याने त्याचा प्रभाव वाढला [११३].

1.1.5 स्टार्च-आधारित खाद्य चित्रपट

खाण्यायोग्य चित्रपट तयार करण्यासाठी स्टार्च एक नैसर्गिक पॉलिमर आहे. याचे विस्तृत स्त्रोत, कमी किंमत, बायोकॉम्पॅटिबिलिटी आणि पौष्टिक मूल्याचे फायदे आहेत आणि ते अन्न आणि औषधी उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते [114-117]. अलीकडे, शुद्ध स्टार्च खाद्य चित्रपट आणि स्टार्च-आधारित खाद्य मिश्रित चित्रपटांवर अन्न साठवण आणि संरक्षणासाठी संशोधन एकामागून एक समोर आले आहे [118]. उच्च अमायलोज स्टार्च आणि त्याचे हायड्रॉक्सीप्रोपीलेटेड सुधारित स्टार्च हे स्टार्च-आधारित खाद्य चित्रपट तयार करण्यासाठी मुख्य सामग्री आहेत [119]. स्टार्चचे प्रतिगामी होणे हे चित्रपट तयार करण्याच्या क्षमतेचे मुख्य कारण आहे. अमायलोजचे प्रमाण जितके जास्त असेल तितके आंतर-आण्विक बंधन अधिक घट्ट होईल, प्रतिगामीपणा निर्माण करणे तितके सोपे आहे आणि चित्रपटाची निर्मिती गुणधर्म आणि चित्रपटाची अंतिम तन्य शक्ती अधिक चांगली आहे. मोठे Amylose कमी ऑक्सिजन पारगम्यतेसह पाण्यात विरघळणारे चित्रपट बनवू शकतात आणि उच्च-अमायलोज चित्रपटांचे अडथळा गुणधर्म उच्च तापमान वातावरणात कमी होणार नाहीत, जे पॅकेज केलेल्या अन्नाचे प्रभावीपणे संरक्षण करू शकतात [120].

स्टार्च खाद्य फिल्म, रंगहीन आणि गंधहीन, चांगली पारदर्शकता, पाण्यात विद्राव्यता आणि वायू अवरोध गुणधर्म आहेत, परंतु ते तुलनेने मजबूत हायड्रोफिलिसिटी आणि खराब आर्द्रता अवरोध गुणधर्म दर्शविते, म्हणून ते मुख्यतः अन्न ऑक्सिजन आणि तेल अडथळा पॅकेजिंग [121-123] मध्ये वापरले जाते. याव्यतिरिक्त, स्टार्च-आधारित पडदा वृद्धत्व आणि मागे जाण्याची शक्यता असते आणि त्यांचे यांत्रिक गुणधर्म तुलनेने खराब असतात [१२४]. वरील उणीवांवर मात करण्यासाठी, स्टार्च-आधारित खाद्य चित्रपटांचे गुणधर्म सुधारण्यासाठी भौतिक, रासायनिक, एंजाइमॅटिक, अनुवांशिक आणि मिश्रित पद्धतींनी स्टार्च सुधारित केले जाऊ शकते [114].

झांग झेंगमाओ आणि इतर. स्ट्रॉबेरी कोट करण्यासाठी अल्ट्रा-फाईन स्टार्च खाद्य फिल्म वापरली आणि असे आढळले की ते पाण्याचे नुकसान प्रभावीपणे कमी करू शकते, विरघळणारे साखरेचे प्रमाण कमी करण्यास विलंब करू शकते आणि स्ट्रॉबेरीचा संचय कालावधी प्रभावीपणे वाढवू शकते [१२५]. गार्सिया वगैरे. सुधारित स्टार्च फिल्म-फॉर्मिंग लिक्विड प्राप्त करण्यासाठी भिन्न साखळी गुणोत्तरांसह सुधारित स्टार्च, ज्याचा वापर ताज्या स्ट्रॉबेरी कोटिंग फिल्म संरक्षणासाठी केला गेला. दर आणि क्षय दर अनकोटेड गटाच्या तुलनेत चांगले होते [१२६]. घनबरजादेह वगैरे. सायट्रिक ऍसिड क्रॉस-लिंकिंगद्वारे सुधारित स्टार्च आणि रासायनिक क्रॉस-लिंक्ड सुधारित स्टार्च फिल्म मिळविली. अभ्यासांनी दर्शविले आहे की क्रॉस-लिंकिंग बदलानंतर, ओलावा अडथळा गुणधर्म आणि स्टार्च फिल्म्सचे यांत्रिक गुणधर्म सुधारले गेले [१२७]. गाओ क्युन्यु इ. स्टार्चचे एन्झाइमॅटिक हायड्रोलिसिस उपचार केले आणि स्टार्च खाण्यायोग्य फिल्म मिळवली, आणि त्याचे यांत्रिक गुणधर्म जसे की तन्य शक्ती, वाढवणे आणि फोल्डिंग प्रतिरोध वाढला आणि एन्झाईमच्या क्रियेच्या वेळेसह आर्द्रता अडथळा कार्यप्रदर्शन वाढले. लक्षणीय सुधारित [१२८]. पॅरा आणि इतर. चांगले यांत्रिक गुणधर्म आणि कमी पाण्याची वाफ प्रसारित दर [१२९] असलेली खाद्य फिल्म तयार करण्यासाठी टॅपिओका स्टार्चमध्ये क्रॉस-लिंकिंग एजंट जोडले. फोन्सेका आणि इतर. बटाटा स्टार्चचे ऑक्सिडायझेशन करण्यासाठी सोडियम हायपोक्लोराईटचा वापर केला आणि ऑक्सिडाइज्ड स्टार्चची खाद्य फिल्म तयार केली. अभ्यासात असे दिसून आले आहे की त्याचे जल वाष्प संप्रेषण दर आणि पाण्याची विद्राव्यता लक्षणीयरीत्या कमी झाली आहे, जी उच्च-पाणी क्रियाकलाप अन्नाच्या पॅकेजिंगवर लागू केली जाऊ शकते [130].

स्टार्च-आधारित खाद्य चित्रपटांचे गुणधर्म सुधारण्यासाठी इतर खाद्य पॉलिमर आणि प्लास्टिसायझर्ससह स्टार्च मिश्रित करणे ही एक महत्त्वाची पद्धत आहे. सध्या, सामान्यतः वापरले जाणारे कॉम्प्लेक्स पॉलिमर बहुतेक हायड्रोफिलिक कोलॉइड्स आहेत, जसे की पेक्टिन, सेल्युलोज, सीवीड पॉलिसेकेराइड, चिटोसन, कॅरेजेनन आणि झेंथन गम [१३१].

मारिया रॉड्रिग्ज आणि इतर. स्टार्च-आधारित खाद्य चित्रपट तयार करण्यासाठी मुख्य सामग्री म्हणून बटाटा स्टार्च आणि प्लास्टिसायझर्स किंवा सर्फॅक्टंट्स वापरले, हे दर्शविते की प्लास्टिसायझर्स फिल्म लवचिकता वाढवू शकतात आणि सर्फॅक्टंट्स फिल्म स्ट्रेचबिलिटी कमी करू शकतात [132]. सांताना वगैरे. कसावा स्टार्च खाद्य चित्रपट वाढविण्यासाठी आणि सुधारित करण्यासाठी नॅनोफायबर्सचा वापर केला आणि सुधारित यांत्रिक गुणधर्म, अडथळा गुणधर्म आणि थर्मल स्थिरता [१३३] सह स्टार्च-आधारित खाद्य मिश्रित चित्रपट प्राप्त केले. अझेवेडो वगैरे. एकसमान फिल्म मटेरियल तयार करण्यासाठी थर्माप्लास्टिक स्टार्चसह कंपाऊंड व्हे प्रोटीन, हे दर्शवते की व्हे प्रोटीन आणि थर्मोप्लास्टिक स्टार्चमध्ये मजबूत इंटरफेसियल आसंजन आहे आणि व्हे प्रोटीन स्टार्चची उपलब्धता लक्षणीयरीत्या सुधारू शकते. खाद्य चित्रपटांचे पाणी-अवरोधक आणि यांत्रिक गुणधर्म [१३४]. इधीरेज वगैरे. टॅपिओका स्टार्च-आधारित खाद्य फिल्म तयार केली आणि फिल्मच्या भौतिक आणि रासायनिक संरचना, यांत्रिक गुणधर्म आणि थर्मल गुणधर्मांवर प्लास्टिसायझरच्या प्रभावाचा अभ्यास केला. परिणाम दर्शविते की प्लास्टिसायझरचा प्रकार आणि एकाग्रता टॅपिओका स्टार्च फिल्मवर लक्षणीय परिणाम करू शकते. यूरिया आणि ट्रायथिलीन ग्लायकोल सारख्या इतर प्लास्टिसायझर्सच्या तुलनेत, पेक्टिनचा सर्वोत्तम प्लास्टिसाइझिंग प्रभाव असतो आणि पेक्टिन-प्लास्टिकाइज्ड स्टार्च फिल्ममध्ये चांगले पाणी-अवरोधक गुणधर्म असतात [१३५]. साबेरी इ. मटार स्टार्च, ग्वार गम आणि ग्लिसरीन खाद्य मिश्रित चित्रपट तयार करण्यासाठी वापरले. परिणामांवरून असे दिसून आले की चित्रपटाची जाडी, घनता, एकसंधता, पाण्याची पारगम्यता आणि तन्य सामर्थ्य यामध्ये मटार स्टार्चची प्रमुख भूमिका आहे. ग्वार गम हे झिल्लीच्या तन्य शक्ती आणि लवचिक मॉड्यूलसवर परिणाम करू शकते आणि ग्लिसरॉल झिल्लीची लवचिकता सुधारू शकते [136]. जी आणि इतर. मिश्रित चिटोसन आणि कॉर्न स्टार्च, आणि स्टार्च-आधारित अँटीबैक्टीरियल फिल्म तयार करण्यासाठी कॅल्शियम कार्बोनेट नॅनोपार्टिकल्स जोडले. अभ्यासात असे दिसून आले की स्टार्च आणि चिटोसन यांच्यामध्ये इंटरमोलेक्युलर हायड्रोजन बंध तयार झाले होते आणि फिल्मचे यांत्रिक गुणधर्म होते आणि बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ गुणधर्म वाढविला गेला होता [१३७]. मीरा आणि इतर. काओलिन नॅनो कणांसह वर्धित आणि सुधारित कॉर्न स्टार्च खाद्य बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ फिल्म, आणि संमिश्र फिल्मचे यांत्रिक आणि थर्मल गुणधर्म सुधारले गेले आणि बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ परिणाम झाला नाही [१३८]. ऑर्टेगा-टोरो इत्यादी. स्टार्चमध्ये HPMC जोडले आणि खाण्यायोग्य फिल्म तयार करण्यासाठी सायट्रिक ऍसिड जोडले. अभ्यासात असे दिसून आले आहे की एचपीएमसी आणि सायट्रिक ऍसिडची जोडणी प्रभावीपणे स्टार्चचे वृद्धत्व रोखू शकते आणि खाद्य फिल्मची पाण्याची पारगम्यता कमी करू शकते, परंतु ऑक्सिजन अडथळा गुणधर्म कमी होतात [१३९].

1.2 पॉलिमर हायड्रोजेल

हायड्रोजेल्स हा हायड्रोफिलिक पॉलिमरचा एक वर्ग आहे ज्यामध्ये त्रि-आयामी नेटवर्क रचना आहे जी पाण्यात अघुलनशील आहे परंतु पाण्याने फुगली जाऊ शकते. मॅक्रोस्कोपिकदृष्ट्या, हायड्रोजेलला एक निश्चित आकार असतो, तो वाहू शकत नाही आणि एक घन पदार्थ असतो. मायक्रोस्कोपिकदृष्ट्या, हायड्रोजेलमध्ये पाण्यात विरघळणारे रेणू वेगवेगळ्या आकारात आणि आकारात वितरीत केले जाऊ शकतात आणि वेगवेगळ्या प्रसार दरांवर पसरतात, त्यामुळे हायड्रोजेल द्रावणाचे गुणधर्म प्रदर्शित करते. हायड्रोजेलच्या अंतर्गत संरचनेची ताकद मर्यादित असते आणि ती सहजपणे नष्ट होते. ते घन आणि द्रव यांच्या मध्ये स्थित आहे. त्याची लवचिकता घन सारखीच असते आणि ती वास्तविक घनापेक्षा स्पष्टपणे वेगळी असते.

1.2.1 पॉलिमर हायड्रोजेलचे विहंगावलोकन

1.2.1.1 पॉलिमर हायड्रोजेलचे वर्गीकरण

पॉलिमर हायड्रोजेल ही त्रिमितीय नेटवर्क रचना आहे जी पॉलिमर रेणू [१४३-१४६] दरम्यान भौतिक किंवा रासायनिक क्रॉस-लिंकिंगद्वारे तयार होते. ते स्वतः फुगण्यासाठी पाण्यात मोठ्या प्रमाणात पाणी शोषून घेते आणि त्याच वेळी ते तिची त्रिमितीय रचना राखू शकते आणि पाण्यात अघुलनशील असू शकते. पाणी

हायड्रोजेलचे वर्गीकरण करण्याचे अनेक मार्ग आहेत. क्रॉस-लिंकिंग गुणधर्मांमधील फरकाच्या आधारावर, ते भौतिक जेल आणि रासायनिक जेलमध्ये विभागले जाऊ शकतात. भौतिक जेल तुलनेने कमकुवत हायड्रोजन बाँड्स, आयनिक बॉण्ड्स, हायड्रोफोबिक परस्परसंवाद, व्हॅन डेर वाल्स फोर्सेस आणि पॉलिमर आण्विक साखळी आणि इतर भौतिक शक्तींमधील भौतिक गुंता यांद्वारे तयार होतात आणि वेगवेगळ्या बाह्य वातावरणात सोल्यूशन्समध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकतात. त्याला उलट करण्यायोग्य जेल म्हणतात; केमिकल जेल ही सामान्यत: उष्णता, प्रकाश, इनिशिएटर इ.च्या उपस्थितीत सहसंयोजक बंध यांसारख्या रासायनिक बंधांच्या क्रॉस-लिंकिंगद्वारे तयार होणारी कायमस्वरूपी त्रि-आयामी नेटवर्क रचना असते. जेल तयार झाल्यानंतर, ते अपरिवर्तनीय आणि कायमस्वरूपी असते, ज्याला या नावाने देखील ओळखले जाते. खऱ्या कंडेन्सेटसाठी [१४७-१४९]. भौतिक जेलमध्ये सामान्यतः रासायनिक बदलांची आवश्यकता नसते आणि त्यांची विषारीता कमी असते, परंतु त्यांचे यांत्रिक गुणधर्म तुलनेने खराब असतात आणि मोठ्या बाह्य तणावाचा सामना करणे कठीण असते; रासायनिक जेलमध्ये सामान्यतः चांगली स्थिरता आणि यांत्रिक गुणधर्म असतात.

वेगवेगळ्या स्त्रोतांच्या आधारे, हायड्रोजेल सिंथेटिक पॉलिमर हायड्रोजेल आणि नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेलमध्ये विभागले जाऊ शकतात. सिंथेटिक पॉलिमर हायड्रोजेल हे सिंथेटिक पॉलिमरच्या रासायनिक पॉलिमरायझेशनद्वारे तयार होणारे हायड्रोजेल आहेत, ज्यात प्रामुख्याने पॉलीॲक्रिलिक ॲसिड, पॉलीव्हिनिल एसीटेट, पॉलीएक्रिलामाइड, पॉलीथिलीन ऑक्साईड इ.; नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेल आहेत पॉलिमर हायड्रोजेल नैसर्गिक पॉलिमर जसे की पॉलिसेकेराइड्स आणि प्रथिने यांच्या क्रॉस-लिंकिंगद्वारे तयार होतात, ज्यात सेल्युलोज, अल्जिनेट, स्टार्च, ॲग्रोज, हायलुरोनिक ऍसिड, जिलेटिन आणि कोलेजन [6, 7, 150], 151] यांचा समावेश होतो. नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेलमध्ये सामान्यत: विस्तृत स्त्रोत, कमी किंमत आणि कमी विषारीपणाची वैशिष्ट्ये असतात आणि सिंथेटिक पॉलिमर हायड्रोजेल सामान्यत: प्रक्रिया करणे सोपे असते आणि त्यांचे उत्पादन मोठ्या प्रमाणात असते.

बाह्य वातावरणातील विविध प्रतिसादांच्या आधारे, हायड्रोजेल देखील पारंपारिक हायड्रोजेल आणि स्मार्ट हायड्रोजेलमध्ये विभागले जाऊ शकतात. पारंपारिक हायड्रोजेल बाह्य वातावरणातील बदलांसाठी तुलनेने असंवेदनशील असतात; स्मार्ट हायड्रोजेल बाह्य वातावरणातील लहान बदल जाणवू शकतात आणि भौतिक संरचना आणि रासायनिक गुणधर्मांमध्ये संबंधित बदल घडवू शकतात [१५२-१५६]. तापमान-संवेदनशील हायड्रोजेलसाठी, वातावरणाच्या तापमानासह आवाज बदलतो. सहसा, अशा पॉलिमर हायड्रोजेलमध्ये हायड्रोफिलिक गट असतात जसे की हायड्रॉक्सिल, इथर आणि अमाइड किंवा हायड्रोफोबिक गट जसे की मिथाइल, इथाइल आणि प्रोपाइल. बाह्य वातावरणाचे तापमान जेल रेणू, हायड्रोजन बाँडिंग आणि पाण्याचे रेणू आणि पॉलिमर चेन यांच्यातील हायड्रोफिलिक किंवा हायड्रोफोबिक परस्परसंवादावर परिणाम करू शकते, ज्यामुळे जेल प्रणालीच्या संतुलनावर परिणाम होतो. pH-संवेदनशील हायड्रोजेलसाठी, प्रणालीमध्ये सामान्यतः आम्ल-बेस बदलणारे गट असतात जसे की कार्बोक्सिल गट, सल्फोनिक आम्ल गट किंवा अमीनो गट. बदलत्या पीएच वातावरणात, हे गट प्रोटॉन शोषून किंवा सोडू शकतात, जेलमधील हायड्रोजन बाँडिंग आणि अंतर्गत आणि बाह्य आयन एकाग्रतामधील फरक बदलू शकतात, परिणामी जेलचा आवाज बदलू शकतो. विद्युत क्षेत्र, चुंबकीय क्षेत्र आणि प्रकाश-संवेदनशील हायड्रोजेलसाठी, त्यात अनुक्रमे पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स, मेटल ऑक्साइड आणि प्रकाशसंवेदनशील गट यांसारखे कार्यात्मक गट असतात. वेगवेगळ्या बाह्य उत्तेजनांच्या अंतर्गत, सिस्टमचे तापमान किंवा आयनीकरण पदवी बदलली जाते आणि नंतर जेलचे प्रमाण तापमान किंवा पीएच-संवेदनशील हायड्रोजेलच्या तत्त्वानुसार बदलले जाते.

वेगवेगळ्या जेल वर्तनांवर आधारित, हायड्रोजेल थंड-प्रेरित जेल आणि थर्मल-प्रेरित जेल [157] मध्ये विभागले जाऊ शकतात. कोल्ड जेल, ज्याला थोडक्यात कोल्ड जेल म्हणून संबोधले जाते, हे एक मॅक्रोमोलेक्यूल आहे जे उच्च तापमानात यादृच्छिक कॉइलच्या रूपात अस्तित्वात आहे. शीतकरण प्रक्रियेदरम्यान, आंतरमोलेक्युलर हायड्रोजन बंधांच्या क्रियेमुळे, हेलिकल तुकडे हळूहळू तयार होतात, ज्यामुळे द्रावणातून प्रक्रिया पूर्ण होते. जेल [158] मध्ये संक्रमण; थर्मो-प्रेरित जेल, ज्याला थर्मल जेल म्हणतात, कमी तापमानात द्रावण स्थितीत एक मॅक्रोमोलेक्यूल आहे. हीटिंग प्रक्रियेदरम्यान, हायड्रोफोबिक परस्परसंवाद इत्यादीद्वारे त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना तयार होते, अशा प्रकारे जिलेशन संक्रमण [159], 160] पूर्ण होते.

हायड्रोजेल वेगवेगळ्या नेटवर्क गुणधर्मांवर आधारित होमोपॉलिमरिक हायड्रोजेल, कॉपॉलिमराइज्ड हायड्रोजेल आणि इंटरपेनेट्रेटिंग नेटवर्क हायड्रोजेल, मायक्रोस्कोपिक हायड्रोजेल आणि मॅक्रोस्कोपिक हायड्रोजेल वेगवेगळ्या जेल आकारांवर आणि बायोडिग्रेडेबल गुणधर्मांवर देखील विभागले जाऊ शकतात. डिग्रेडेबल हायड्रोजेल आणि नॉन-डिग्रेडेबल हायड्रोजेलमध्ये वेगवेगळे विभागले गेले.

1.2.1.2 नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेलचा वापर

नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेलमध्ये चांगली बायोकॉम्पॅटिबिलिटी, उच्च लवचिकता, मुबलक स्त्रोत, पर्यावरणास संवेदनशीलता, उच्च पाणी धारणा आणि कमी विषारीपणा ही वैशिष्ट्ये आहेत आणि जैव-औषध, अन्न प्रक्रिया, पर्यावरण संरक्षण, शेती आणि वनीकरण उत्पादनात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात आणि ते मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. उद्योग आणि इतर क्षेत्रात वापरले [१४२, १६१-१६५].

बायोमेडिकल संबंधित क्षेत्रात नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेलचा वापर. नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेलमध्ये चांगली जैवकंपॅटिबिलिटी, बायोडिग्रेडेबिलिटी आणि कोणतेही विषारी साइड इफेक्ट्स नसतात, त्यामुळे ते जखमेच्या मलमपट्टी म्हणून वापरले जाऊ शकतात आणि थेट मानवी ऊतींशी संपर्क साधू शकतात, जे प्रभावीपणे विट्रोमधील सूक्ष्मजीवांचे आक्रमण कमी करू शकतात, शरीरातील द्रवपदार्थांचे नुकसान टाळू शकतात आणि ऑक्सिजनला परवानगी देतात. पार करणे जखमेच्या उपचारांना प्रोत्साहन देते; आरामदायक परिधान, चांगली ऑक्सिजन पारगम्यता आणि डोळ्यांच्या आजारांवर सहायक उपचारांच्या फायद्यांसह कॉन्टॅक्ट लेन्स तयार करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते [166, 167]. नैसर्गिक पॉलिमर हे जिवंत ऊतींच्या संरचनेसारखेच असतात आणि मानवी शरीराच्या सामान्य चयापचयात सहभागी होऊ शकतात, म्हणून अशा हायड्रोजेलचा उपयोग टिश्यू इंजिनिअरिंग स्कॅफोल्ड मटेरियल, टिश्यू इंजिनिअरिंग कार्टिलेज रिपेअर इ. आकाराचे आणि इंजेक्शन-मोल्डेड मचान. प्री-मोल्डेड स्टेंट्स पाण्याचा वापर करतात जेलच्या विशेष त्रि-आयामी नेटवर्क रचनेमुळे ते पेशींना विशिष्ट आणि पुरेशी वाढीची जागा प्रदान करताना जैविक ऊतींमध्ये एक विशिष्ट सहाय्यक भूमिका बजावण्यास सक्षम करते आणि पेशींची वाढ, भेदभाव आणि ऱ्हास देखील करू शकते आणि मानवी शरीराद्वारे शोषण [१६८]. इंजेक्शन-मोल्डेड स्टेंट्स हायड्रोजेलच्या फेज ट्रांझिशन वर्तनाचा वापर करून वाहत्या द्रावण स्थितीत इंजेक्शन दिल्यानंतर वेगाने जेल तयार करतात, ज्यामुळे रुग्णांच्या वेदना कमी होऊ शकतात [169]. काही नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेल हे पर्यावरणाच्या दृष्टीने संवेदनशील असतात, त्यामुळे त्यांचा मोठ्या प्रमाणावर औषध-नियंत्रित प्रकाशन साहित्य म्हणून वापर केला जातो, जेणेकरून त्यामध्ये अंतर्भूत असलेली औषधे मानवी शरीराच्या आवश्यक भागांमध्ये वेळेवर आणि परिमाणवाचकपणे सोडली जाऊ शकतात, ज्यामुळे विषारी आणि बाजूला कमी होते. मानवी शरीरावर औषधांचा प्रभाव [१७०].

अन्न-संबंधित क्षेत्रात नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेलचा वापर. नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेल लोकांच्या दिवसातील तीन जेवणांचा एक महत्त्वाचा भाग आहेत, जसे की काही मिष्टान्न, कँडीज, मांसाचे पर्याय, दही आणि आइस्क्रीम. हे सहसा खाद्यपदार्थांमध्ये खाद्यपदार्थ म्हणून वापरले जाते, जे त्याचे भौतिक गुणधर्म सुधारू शकते आणि त्याला एक गुळगुळीत चव देऊ शकते. उदाहरणार्थ, ते सूप आणि सॉसमध्ये घट्ट करणारे म्हणून, रसात इमल्सीफायर म्हणून आणि सस्पेंडिंग एजंट म्हणून वापरले जाते. दुधाच्या पेयांमध्ये, पुडिंग्ज आणि ऍस्पिक्समध्ये जेलिंग एजंट म्हणून, बिअरमध्ये स्पष्ट करणारे एजंट आणि फोम स्टॅबिलायझर म्हणून, चीजमध्ये सिनेरेसिस इनहिबिटर म्हणून, सॉसेजमध्ये बाईंडर म्हणून, स्टार्च रेट्रोग्रेडेशन इनहिबिटर ब्रेड आणि बटरमध्ये वापरले जातात [१७१-१७४ ]. फूड ॲडिटीव्ह हँडबुकमधून, हे पाहिले जाऊ शकते की मोठ्या संख्येने नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेल अन्न प्रक्रियेसाठी अन्न मिश्रित पदार्थ म्हणून मंजूर केले जातात [175]. नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेल्सचा वापर आरोग्य उत्पादनांच्या विकासामध्ये पौष्टिक बळकटी म्हणून केला जातो आणि कार्यात्मक अन्न, जसे की आहारातील तंतू, वजन कमी करण्याच्या उत्पादनांमध्ये आणि बद्धकोष्ठताविरोधी उत्पादनांमध्ये वापरले जातात [१७६, १७७]; प्रीबायोटिक्स म्हणून, ते कोलोनिक हेल्थ केअर उत्पादने आणि कोलन कर्करोग रोखण्यासाठी उत्पादनांमध्ये वापरले जातात [१७८]; नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेल खाद्यपदार्थ किंवा विघटनशील कोटिंग्ज किंवा फिल्म्समध्ये बनवता येतात, ज्याचा वापर फळे आणि भाजीपाला संरक्षणासारख्या अन्न पॅकेजिंग सामग्रीच्या क्षेत्रात केला जाऊ शकतो, फळे आणि भाजीपाला पृष्ठभागावर लेप करून, ते शेल्फ लाइफ वाढवू शकते. फळे आणि भाज्या आणि फळे आणि भाज्या ताजे आणि कोमल ठेवा; स्वच्छता सुलभ करण्यासाठी सॉसेज आणि मसाले यासारख्या सोयीस्कर खाद्यपदार्थांसाठी पॅकेजिंग सामग्री म्हणून देखील याचा वापर केला जाऊ शकतो [१७९, १८०].

इतर क्षेत्रांमध्ये नैसर्गिक पॉलिमर हायड्रोजेलचे अनुप्रयोग. दैनंदिन गरजांच्या संदर्भात, ते क्रीमयुक्त त्वचेची काळजी किंवा सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये जोडले जाऊ शकते, जे केवळ उत्पादनास स्टोरेजमध्ये कोरडे होण्यापासून रोखू शकत नाही, तर त्वचेला चिरस्थायी आणि मॉइश्चरायझिंग देखील करते; हे सौंदर्य मेकअपमध्ये स्टाइलिंग, मॉइश्चरायझिंग आणि हळू हळू सुगंध सोडण्यासाठी वापरले जाऊ शकते; हे पेपर टॉवेल आणि डायपर [१८१] सारख्या दैनंदिन गरजांमध्ये वापरले जाऊ शकते. शेतीमध्ये, याचा उपयोग दुष्काळाचा प्रतिकार करण्यासाठी आणि रोपांचे संरक्षण करण्यासाठी आणि श्रम तीव्रता कमी करण्यासाठी केला जाऊ शकतो; वनस्पतींच्या बियांसाठी कोटिंग एजंट म्हणून, ते बियाण्याच्या उगवण दरात लक्षणीय वाढ करू शकते; रोपांच्या प्रत्यारोपणामध्ये वापरल्यास, ते रोपे जगण्याचा दर वाढवू शकते; कीटकनाशके, वापर सुधारणे आणि प्रदूषण कमी करणे [१८२, १८३]. पर्यावरणाच्या दृष्टीने, हे सांडपाणी प्रक्रियेसाठी फ्लोक्युलंट आणि शोषक म्हणून वापरले जाते ज्यामध्ये जलस्रोतांचे संरक्षण करण्यासाठी आणि पर्यावरण सुधारण्यासाठी बऱ्याचदा हेवी मेटल आयन, सुगंधी संयुगे आणि रंग असतात [१८४]. उद्योगात, ते निर्जलीकरण एजंट, ड्रिलिंग वंगण, केबल रॅपिंग सामग्री, सीलिंग सामग्री आणि कोल्ड स्टोरेज एजंट इत्यादी म्हणून वापरले जाते. [१८५].

1.2.2 हायड्रोक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज थर्मोजेल

सेल्युलोज हे एक नैसर्गिक मॅक्रोमोलेक्युलर कंपाऊंड आहे ज्याचा सर्वात आधी अभ्यास केला गेला आहे, त्याचा मानवांशी सर्वात जवळचा संबंध आहे आणि तो निसर्गात सर्वात जास्त प्रमाणात आहे. हे उच्च वनस्पती, एकपेशीय वनस्पती आणि सूक्ष्मजीवांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर असते [१८६, १८७]. सेल्युलोजने त्याचे विस्तृत स्त्रोत, कमी किंमत, नूतनीकरणयोग्य, बायोडिग्रेडेबल, सुरक्षित, गैर-विषारी आणि चांगली बायोकॉम्पॅटिबिलिटी [१८८] यामुळे हळूहळू व्यापक लक्ष वेधून घेतले आहे.

1.2.2.1 सेल्युलोज आणि त्याचे इथर डेरिव्हेटिव्ह्ज

सेल्युलोज हे β-1,4 ग्लायकोसिडिक बॉन्ड्स [189-191] द्वारे डी-एनहायड्रोग्लुकोज स्ट्रक्चरल युनिट्सच्या जोडणीद्वारे तयार केलेले एक रेखीय लांब-साखळी पॉलिमर आहे. अघुलनशील. आण्विक साखळीच्या प्रत्येक टोकाला एक शेवटचा गट वगळता, प्रत्येक ग्लुकोज युनिटमध्ये तीन ध्रुवीय हायड्रॉक्सिल गट असतात, जे काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये मोठ्या प्रमाणात इंट्रामोलेक्युलर आणि इंटरमॉलिक्युलर हायड्रोजन बंध तयार करू शकतात; आणि सेल्युलोज ही पॉलीसायक्लिक रचना आहे आणि आण्विक साखळी अर्ध-कठोर आहे. साखळी, उच्च स्फटिकता आणि संरचनेत अत्यंत नियमित, त्यामुळे त्यात उच्च प्रमाणात पॉलिमरायझेशन, चांगले आण्विक अभिमुखता आणि रासायनिक स्थिरता [83, 187] वैशिष्ट्ये आहेत. सेल्युलोज साखळीमध्ये हायड्रॉक्सिल गट मोठ्या संख्येने असल्याने, उत्कृष्ट ऍप्लिकेशन गुणधर्मांसह सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह मिळविण्यासाठी एस्टेरिफिकेशन, ऑक्सिडेशन आणि इथरिफिकेशन यांसारख्या विविध पद्धतींनी रासायनिकरित्या सुधारित केले जाऊ शकते [192, 193].

सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह्ज हे पॉलिमर रसायनशास्त्राच्या क्षेत्रातील सर्वात प्राचीन संशोधन आणि उत्पादित उत्पादनांपैकी एक आहे. ते वापराच्या विस्तृत श्रेणीसह पॉलिमर सूक्ष्म रासायनिक पदार्थ आहेत, जे नैसर्गिक पॉलिमर सेल्युलोजपासून रासायनिकरित्या सुधारित आहेत. त्यापैकी, सेल्युलोज इथर मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. औद्योगिक वापरातील हा सर्वात महत्त्वाचा रासायनिक कच्चा माल आहे [१९४].

सेल्युलोज इथरचे अनेक प्रकार आहेत, त्या सर्वांमध्ये सामान्यतः त्यांचे अद्वितीय आणि उत्कृष्ट गुणधर्म आहेत आणि अन्न आणि औषधांसारख्या अनेक क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहेत [195]. एमसी हा मिथाइल ग्रुपसह सेल्युलोज इथरचा सर्वात सोपा प्रकार आहे. प्रतिस्थापन पदवी वाढल्याने, ते पातळ अल्कधर्मी द्रावण, पाणी, अल्कोहोल आणि सुगंधी हायड्रोकार्बन सॉल्व्हेंटमध्ये विरघळले जाऊ शकते, जे अद्वितीय थर्मल जेल गुणधर्म दर्शविते. [१९६]. सीएमसी हे क्षारीकरण आणि आम्लीकरणाद्वारे नैसर्गिक सेल्युलोजपासून प्राप्त केलेले ॲनिओनिक सेल्युलोज इथर आहे.

हे सर्वात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाणारे आणि वापरलेले सेल्युलोज इथर आहे, जे पाण्यात विरघळणारे आहे [197]. HPC, सेल्युलोजचे अल्कलायझिंग आणि इथरिफिकेशन करून मिळविलेले हायड्रॉक्सीकाइल सेल्युलोज ईथर, चांगली थर्मोप्लास्टिकिटी आहे आणि थर्मल जेल गुणधर्म देखील प्रदर्शित करते आणि त्याच्या जेल तापमानावर हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन [198] च्या अंशाने लक्षणीय परिणाम होतो. एचपीएमसी, एक महत्त्वपूर्ण मिश्रित ईथर, थर्मल जेल गुणधर्म देखील आहेत, आणि त्याचे जेल गुणधर्म दोन घटक आणि त्यांच्या गुणोत्तरांशी संबंधित आहेत [199].

1.2.2.2 हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज रचना

हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइल सेल्युलोज (HPMC), आण्विक रचना आकृती 1-3 मध्ये दर्शविली आहे, एक विशिष्ट नॉन-आयनिक पाण्यात विरघळणारे सेल्युलोज मिश्रित इथर आहे. मिथाइल क्लोराईड आणि प्रोपीलीन ऑक्साईडची इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया [200,201] मिळविण्यासाठी केली जाते आणि रासायनिक अभिक्रिया समीकरण आकृती 1-4 मध्ये दर्शविले आहे.

HPMC च्या स्ट्रक्चरल युनिटवर एकाच वेळी हायड्रॉक्सी प्रॉपॉक्सी (-[OCH2CH(CH3)] n OH), मेथॉक्सी (-OCH3) आणि प्रतिक्रिया न केलेले हायड्रॉक्सिल गट आहेत आणि त्याची कार्यक्षमता विविध गटांच्या संयुक्त क्रियेचे प्रतिबिंब आहे. [२०२]. दोन घटकांमधील गुणोत्तर दोन इथरफायिंग एजंट्सचे वस्तुमान गुणोत्तर, सोडियम हायड्रॉक्साईडचे एकाग्रता आणि वस्तुमान आणि सेल्युलोज [२०३] च्या प्रति युनिट वस्तुमान इथरिफिक एजंट्सच्या वस्तुमान गुणोत्तराने निर्धारित केले जाते. हायड्रॉक्सी प्रॉपॉक्सी हा एक सक्रिय गट आहे, जो पुढे अल्किलेटेड आणि हायड्रॉक्सी अल्किलेटेड असू शकतो; हा गट एक हायड्रोफिलिक गट आहे ज्यामध्ये लांब-शाखांची साखळी आहे, जी साखळीच्या आत प्लास्टीझिंगमध्ये विशिष्ट भूमिका बजावते. मेथॉक्सी हा एंड-कॅपिंग गट आहे, ज्यामुळे प्रतिक्रिया झाल्यानंतर या प्रतिक्रिया साइटचे निष्क्रियता होते; हा गट हायड्रोफोबिक गट आहे आणि त्याची रचना तुलनेने लहान आहे [२०४, २०५]. प्रतिक्रिया न दिलेले आणि नव्याने सादर केलेले हायड्रॉक्सिल गट बदलले जाऊ शकतात, परिणामी एक जटिल अंतिम रासायनिक रचना बनते आणि एचपीएमसी गुणधर्म एका विशिष्ट श्रेणीमध्ये बदलतात. एचपीएमसीसाठी, थोड्या प्रमाणात प्रतिस्थापन त्याच्या भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांना बरेच वेगळे बनवू शकते [२०६], उदाहरणार्थ, उच्च मेथॉक्सी आणि कमी हायड्रॉक्सीप्रोपिल एचपीएमसीचे भौतिक-रासायनिक गुणधर्म एमसीच्या जवळ आहेत; HPMC ची कामगिरी HPC च्या जवळपास आहे.

1.2.2.3 हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोजचे गुणधर्म

(1) HPMC ची थर्मोजेलेबिलिटी

हायड्रोफोबिक-मिथाइल आणि हायड्रोफिलिक-हायड्रॉक्सीप्रोपिल गटांच्या परिचयामुळे एचपीएमसी साखळीमध्ये अद्वितीय हायड्रेशन-डिहायड्रेशन वैशिष्ट्ये आहेत. गरम झाल्यावर ते हळूहळू जिलेशन रुपांतरित होते आणि थंड झाल्यावर सोल्युशन स्थितीत परत येते. म्हणजेच, त्यात थर्मलली प्रेरित जेल गुणधर्म आहेत आणि जेलेशन ही एक उलट करता येणारी परंतु समान प्रक्रिया नाही.

एचपीएमसीच्या जिलेशन मेकॅनिझमबाबत, हे सर्वमान्यपणे मान्य केले जाते की कमी तापमानात (जिलेशन तापमानाच्या खाली), द्रावणातील एचपीएमसी आणि ध्रुवीय पाण्याचे रेणू हायड्रोजन बंधांनी एकत्र बांधले जातात आणि एक तथाकथित “बर्डकेज” सारखी सुप्रामोलेक्युलर रचना तयार करतात. हायड्रेटेड एचपीएमसीच्या आण्विक साखळ्यांमध्ये काही साधे गुंते आहेत, त्याशिवाय, इतर काही परस्परसंवाद आहेत. जेव्हा तापमान वाढते, तेव्हा HPMC प्रथम पाण्याचे रेणू आणि HPMC रेणू यांच्यातील आंतरआण्विक हायड्रोजन बंध तोडण्यासाठी ऊर्जा शोषून घेते, पिंजऱ्यासारखी आण्विक रचना नष्ट करते, आण्विक साखळीवरील बांधलेले पाणी हळूहळू गमावते आणि हायड्रॉक्सीप्रोपाइल आणि मेथॉक्सी गट उघड करते. जसजसे तापमान सतत वाढत जाते (जेल तापमानापर्यंत पोहोचण्यासाठी), एचपीएमसी रेणू हळूहळू हायड्रोफोबिक असोसिएशनद्वारे त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना तयार करतात, एचपीएमसी जेल अखेरीस तयार होतात [160, 207, 208].

अजैविक क्षारांच्या समावेशाचा HPMC च्या जेल तापमानावर काही परिणाम होतो, काही क्षार सोडण्याच्या घटनेमुळे जेलचे तापमान कमी करतात आणि इतर मीठ विरघळण्याच्या घटनेमुळे जेलचे तापमान वाढते [209]. NaCl सारख्या क्षारांच्या समावेशासह, खारटपणाची घटना घडते आणि HPMC चे जेल तापमान कमी होते [210, 211]. एचपीएमसीमध्ये क्षार जोडल्यानंतर, पाण्याचे रेणू मीठाच्या आयनांसह एकत्रित होण्यास अधिक झुकतात, ज्यामुळे पाण्याचे रेणू आणि एचपीएमसी यांच्यातील हायड्रोजन बंध नष्ट होतात, एचपीएमसी रेणूंभोवतीचा पाण्याचा थर वापरला जातो आणि एचपीएमसी रेणू लवकर सोडले जातात. हायड्रोफोबिसिटी असोसिएशन, जेल निर्मितीचे तापमान हळूहळू कमी होते. याउलट, जेव्हा NaSCN सारखे लवण जोडले जातात तेव्हा मीठ विरघळण्याची घटना घडते आणि HPMC चे जेल तापमान वाढते [212]. जेलच्या तापमानावरील आयनांच्या घटत्या परिणामाचा क्रम असा आहे: SO42− > S2O32− > H2PO4− > F− > Cl− > Br− > NO3−> I− > ClO4− > SCN− , वरील केशन्सचा क्रम जेल तापमान वाढ आहे: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [२१३].

जेव्हा काही सेंद्रिय लहान रेणू जसे की हायड्रॉक्सिल गट असलेले मोनोहाइड्रिक अल्कोहोल जोडले जातात, तेव्हा जेलचे तापमान अतिरिक्त रकमेच्या वाढीसह वाढते, कमाल मूल्य दर्शवते आणि नंतर फेज विभक्त होईपर्यंत कमी होते [214, 215]. हे मुख्यतः त्याच्या लहान आण्विक वजनामुळे होते, जे परिमाणाच्या क्रमाने पाण्याच्या रेणूंशी तुलना करता येते आणि कंपाऊंडिंगनंतर आण्विक-स्तरीय चुकीची क्षमता प्राप्त करू शकते.

(2) HPMC ची विद्राव्यता

HPMC मध्ये MC प्रमाणेच गरम पाण्यात विरघळणारे आणि थंड पाण्यात विरघळणारे गुणधर्म आहेत, परंतु वेगवेगळ्या पाण्यात विद्राव्यता [203] नुसार थंड फैलाव प्रकार आणि गरम फैलाव प्रकारात विभागले जाऊ शकतात. थंड-विखुरलेले एचपीएमसी थंड पाण्यात त्वरीत पाण्यात विखुरले जाऊ शकते आणि त्याची स्निग्धता ठराविक काळानंतर वाढते आणि ते खरोखर पाण्यात विरघळते; याउलट, उष्मा-विखुरलेले एचपीएमसी, कमी तापमानात पाणी जोडताना एकत्रीकरण दर्शविते, परंतु ते जोडणे अधिक कठीण आहे. उच्च-तापमानाच्या पाण्यात, HPMC त्वरीत विखुरला जाऊ शकतो, आणि तापमान कमी झाल्यानंतर स्निग्धता वाढते, वास्तविक HPMC जलीय द्रावण बनते. पाण्यात HPMC ची विद्राव्यता मेथॉक्सी गटांच्या सामग्रीशी संबंधित आहे, जे 85 °C, 65 °C आणि 60 °C उच्च ते निम्न पर्यंत गरम पाण्यात अघुलनशील आहेत. सर्वसाधारणपणे, एचपीएमसी एसीटोन आणि क्लोरोफॉर्म सारख्या सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये अघुलनशील आहे, परंतु इथेनॉल जलीय द्रावण आणि मिश्रित सेंद्रिय द्रावणात विद्रव्य आहे.

(3) HPMC ची मीठ सहनशीलता

एचपीएमसीच्या नॉन-आयोनिक स्वरूपामुळे ते पाण्यात आयनीकरण होऊ शकत नाही, त्यामुळे ते धातूच्या आयनांवर अवक्षेपण करण्यासाठी प्रतिक्रिया देत नाही. तथापि, मीठ जोडल्याने एचपीएमसी जेल ज्या तापमानात तयार होते त्यावर परिणाम होईल. जेव्हा मीठ एकाग्रता वाढते तेव्हा HPMC चे जेल तापमान कमी होते; जेव्हा मीठ एकाग्रता फ्लोक्युलेशन बिंदूपेक्षा कमी असते, तेव्हा HPMC द्रावणाची चिकटपणा वाढवता येते, म्हणून वापरात, योग्य प्रमाणात मीठ जोडून घट्ट होण्याचा हेतू साध्य केला जाऊ शकतो [210, 216].

(4) HPMC चे आम्ल आणि अल्कली प्रतिरोध

सर्वसाधारणपणे, HPMC मजबूत आम्ल-बेस स्थिरता आहे आणि pH 2-12 वर pH द्वारे प्रभावित होत नाही. एचपीएमसी काही प्रमाणात सौम्य आम्लाचा प्रतिकार दर्शवते, परंतु एकाग्र आम्लासाठी स्निग्धता कमी होण्याची प्रवृत्ती दर्शवते; अल्कलींचा त्यावर थोडासा प्रभाव पडतो, परंतु किंचित वाढू शकतो आणि नंतर हळूहळू द्रावणाची चिकटपणा कमी होऊ शकतो [217, 218].

(5) HPMC व्हिस्कोसिटीचा प्रभाव घटक

एचपीएमसी स्यूडोप्लास्टिक आहे, त्याचे द्रावण खोलीच्या तपमानावर स्थिर आहे आणि त्याच्या चिकटपणावर आण्विक वजन, एकाग्रता आणि तापमानाचा परिणाम होतो. त्याच एकाग्रतेमध्ये, HPMC आण्विक वजन जितके जास्त असेल तितके जास्त चिकटपणा; समान आण्विक वजन उत्पादनासाठी, HPMC एकाग्रता जितकी जास्त असेल तितकी चिकटपणा जास्त असेल; HPMC उत्पादनाची स्निग्धता तापमानाच्या वाढीसह कमी होते आणि जेल तयार होण्याच्या तपमानापर्यंत पोहोचते, जेलेशन [9, 219, 220] मुळे चिकटपणामध्ये अचानक वाढ होते.

(6) HPMC चे इतर गुणधर्म

एचपीएमसीमध्ये एन्झाईम्सचा तीव्र प्रतिकार असतो आणि एन्झाईम्सचा प्रतिकार प्रतिस्थापनाच्या प्रमाणात वाढतो. म्हणून, इतर साखर उत्पादनांपेक्षा स्टोरेज दरम्यान उत्पादनाची गुणवत्ता अधिक स्थिर असते [189, 212]. HPMC मध्ये काही विशिष्ट इमल्सीफायिंग गुणधर्म आहेत. हायड्रोफोबिक मेथॉक्सी गटांना इमल्शनमध्ये तेल टप्प्याच्या पृष्ठभागावर शोषून जाड शोषण थर तयार केला जाऊ शकतो, जो संरक्षणात्मक स्तर म्हणून कार्य करू शकतो; सततचा टप्पा सुधारण्यासाठी पाण्यात विरघळणारे हायड्रॉक्सिल गट पाण्याबरोबर एकत्र केले जाऊ शकतात. स्निग्धता, विखुरलेल्या अवस्थेचे एकत्रीकरण प्रतिबंधित करते, पृष्ठभागावरील ताण कमी करते आणि इमल्शन [२२१] स्थिर करते. एकसमान आणि पारदर्शक द्रावण तयार करण्यासाठी HPMC ला पाण्यात विरघळणारे पॉलिमर जसे की जिलेटिन, मिथाइलसेल्युलोज, टोळ बीन गम, कॅरेजनन आणि गम अरेबिकमध्ये मिसळले जाऊ शकते आणि ग्लिसरीन आणि पॉलीथिलीन ग्लायकॉल सारख्या प्लास्टिसायझर्समध्ये देखील मिसळले जाऊ शकते. [२००, २०१, २१४].

1.2.2.4 hydroxypropyl methylcellulose च्या वापरामध्ये विद्यमान समस्या

प्रथम, उच्च किंमत HPMC च्या विस्तृत अनुप्रयोगास मर्यादित करते. जरी एचपीएमसी फिल्ममध्ये चांगली पारदर्शकता, ग्रीस अडथळा गुणधर्म आणि यांत्रिक गुणधर्म आहेत. तथापि, त्याची उच्च किंमत (सुमारे 100,000/टन) त्याच्या विस्तृत अनुप्रयोगास मर्यादित करते, अगदी कॅप्सूलसारख्या उच्च-मूल्याच्या फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगांमध्ये देखील. एचपीएमसी इतके महाग असण्याचे कारण म्हणजे एचपीएमसी तयार करण्यासाठी वापरला जाणारा कच्चा माल सेल्युलोज तुलनेने महाग असतो. याव्यतिरिक्त, दोन पर्यायी गट, हायड्रॉक्सीप्रोपाइल गट आणि मेथॉक्सी गट, एकाच वेळी HPMC वर कलम केले जातात, ज्यामुळे त्याची तयारी प्रक्रिया खूप कठीण होते. कॉम्प्लेक्स, त्यामुळे HPMC उत्पादने अधिक महाग आहेत.

दुसरे, कमी तापमानात HPMC ची कमी स्निग्धता आणि कमी जेल सामर्थ्य गुणधर्म विविध अनुप्रयोगांमध्ये त्याची प्रक्रियाक्षमता कमी करतात. एचपीएमसी हे थर्मल जेल आहे, जे कमी तापमानात अत्यंत कमी स्निग्धता असलेल्या सोल्युशन अवस्थेत अस्तित्वात असते आणि उच्च तापमानात ते चिकट घन सदृश जेल तयार करू शकते, त्यामुळे कोटिंग, फवारणी आणि बुडविणे यासारख्या प्रक्रिया प्रक्रिया उच्च तापमानात केल्या पाहिजेत. . अन्यथा, द्रावण सहजपणे खाली वाहून जाईल, परिणामी नॉन-युनिफॉर्म फिल्म सामग्री तयार होईल, ज्यामुळे उत्पादनाची गुणवत्ता आणि कार्यप्रदर्शन प्रभावित होईल. अशा उच्च तपमानाच्या ऑपरेशनमुळे ऑपरेशनची अडचण गुणांक वाढते, परिणामी उच्च उत्पादन ऊर्जा वापर आणि उच्च उत्पादन खर्च होतो.

1.2.3 हायड्रॉक्सीप्रोपिल स्टार्च कोल्ड जेल

स्टार्च हे नैसर्गिक वातावरणातील वनस्पतींच्या प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे संश्लेषित केलेले नैसर्गिक पॉलिमर संयुग आहे. त्याचे घटक पॉलिसेकेराइड्स सहसा वनस्पतींच्या बिया आणि कंदांमध्ये प्रथिने, तंतू, तेल, शर्करा आणि खनिजांसह कणिकांच्या स्वरूपात साठवले जातात. किंवा रूट मध्ये [२२२]. स्टार्च हा केवळ लोकांसाठी उर्जेचा मुख्य स्त्रोत नाही तर एक महत्त्वाचा औद्योगिक कच्चा माल देखील आहे. त्याचे विस्तृत स्त्रोत, कमी किंमत, हिरवे, नैसर्गिक आणि नूतनीकरण करण्यायोग्य असल्यामुळे, ते अन्न आणि औषध, किण्वन, पेपरमेकिंग, कापड आणि पेट्रोलियम उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहे [२२३].

1.2.3.1 स्टार्च आणि त्याचे डेरिव्हेटिव्ह्ज

स्टार्च हा एक नैसर्गिक उच्च पॉलिमर आहे ज्याचे संरचनात्मक एकक α-D-anhydroglucose एकक आहे. वेगवेगळी एकके ग्लायकोसिडिक बंधांनी जोडलेली असतात आणि त्याचे आण्विक सूत्र (C6H10O5) n आहे. स्टार्च ग्रॅन्युलमधील आण्विक साखळीचा एक भाग α-1,4 ग्लायकोसिडिक बंधांनी जोडलेला असतो, जो रेखीय अमायलोज असतो; आण्विक साखळीचा आणखी एक भाग या आधारावर α-1,6 ग्लायकोसिडिक बाँड्सने जोडलेला आहे, जो ब्रँच केलेला अमायलोपेक्टिन [२२४] आहे. स्टार्च ग्रॅन्युलमध्ये, स्फटिकासारखे क्षेत्र असतात ज्यात रेणू सुव्यवस्थित व्यवस्थेत असतात आणि अनाकार प्रदेश असतात ज्यात रेणू अव्यवस्थितपणे व्यवस्थित असतात. भाग रचना. स्फटिकीय प्रदेश आणि आकारहीन प्रदेश यांच्यात कोणतीही स्पष्ट सीमा नाही आणि अमायलोपेक्टिन रेणू अनेक स्फटिकीय प्रदेश आणि आकारहीन प्रदेशांमधून जाऊ शकतात. स्टार्च संश्लेषणाच्या नैसर्गिक स्वरूपावर आधारित, स्टार्चमधील पॉलिसेकेराइड रचना वनस्पती प्रजाती आणि स्त्रोत साइट्स [२२५] नुसार बदलते.

जरी स्टार्च त्याच्या विस्तृत स्त्रोतामुळे आणि नूतनीकरणक्षम गुणधर्मांमुळे औद्योगिक उत्पादनासाठी एक महत्त्वाचा कच्चा माल बनला असला तरी, मूळ स्टार्चमध्ये सामान्यतः खराब पाण्यात विद्राव्यता आणि फिल्म-फॉर्मिंग गुणधर्म, कमी इमल्सीफायिंग आणि जेलिंग क्षमता आणि अपुरी स्थिरता यासारखे तोटे आहेत. त्याची ऍप्लिकेशन श्रेणी विस्तृत करण्यासाठी, स्टार्च सामान्यत: भौतिक-रासायनिकदृष्ट्या सुधारित केले जाते जेणेकरुन ते भिन्न अनुप्रयोग आवश्यकतांशी जुळवून घेते [38, 114]. स्टार्च रेणूंमध्ये प्रत्येक ग्लुकोज स्ट्रक्चरल युनिटवर तीन मुक्त हायड्रॉक्सिल गट असतात. हे हायड्रॉक्सिल गट अत्यंत सक्रिय आहेत आणि पॉलीओल सारखे गुणधर्म असलेले स्टार्च देतात, जे स्टार्च विकृत प्रतिक्रिया होण्याची शक्यता प्रदान करतात.

बदल केल्यानंतर, नेटिव्ह स्टार्चच्या वापरातील दोषांवर मात करून, मूळ स्टार्चचे काही गुणधर्म मोठ्या प्रमाणात सुधारले गेले आहेत, म्हणून सुधारित स्टार्च सध्याच्या उद्योगात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते [२२६]. ऑक्सिडाइज्ड स्टार्च हा तुलनेने परिपक्व तंत्रज्ञानासह सर्वाधिक वापरल्या जाणाऱ्या सुधारित स्टार्चपैकी एक आहे. मूळ स्टार्चच्या तुलनेत, ऑक्सिडाइज्ड स्टार्च जिलेटिनाइज करणे सोपे आहे. उच्च आसंजन फायदे. एस्टरिफाइड स्टार्च हा स्टार्च रेणूंमध्ये हायड्रॉक्सिल गटांच्या एस्टरिफिकेशनद्वारे तयार केलेला स्टार्च व्युत्पन्न आहे. अगदी कमी प्रमाणात प्रतिस्थापन नेटिव्ह स्टार्चचे गुणधर्म लक्षणीयरीत्या बदलू शकतात. स्टार्च पेस्टची पारदर्शकता आणि फिल्म-फॉर्मिंग गुणधर्म स्पष्टपणे सुधारले आहेत. इथरिफाइड स्टार्च ही पॉलीस्टार्च इथर तयार करण्यासाठी स्टार्च रेणूंमधील हायड्रॉक्सिल गटांची इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया आहे आणि त्याचे प्रतिगामी होणे कमकुवत होते. ऑक्सिडाइज्ड स्टार्च आणि एस्टरिफाइड स्टार्च वापरता येत नाही अशा मजबूत अल्कधर्मी परिस्थितीत, इथर बॉण्ड देखील तुलनेने स्थिर राहू शकतो. हायड्रोलिसिसला प्रवण. ऍसिड-सुधारित स्टार्च, अमायलोजचे प्रमाण वाढवण्यासाठी स्टार्चवर ऍसिडचा उपचार केला जातो, परिणामी वर्धित रेट्रोग्रेडेशन आणि स्टार्च पेस्ट होते. हे तुलनेने पारदर्शक आहे आणि थंड झाल्यावर एक घन जेल बनवते [114].

1.2.3.2 हायड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्च रचना

हायड्रोक्सीप्रोपाइल स्टार्च (एचपीएस), ज्याची आण्विक रचना आकृती 1-4 मध्ये दर्शविली आहे, एक नॉन-आयनिक स्टार्च ईथर आहे, जो क्षारीय परिस्थितीत स्टार्चसह प्रोपीलीन ऑक्साईडच्या इथरिफिकेशन प्रतिक्रियेद्वारे तयार केला जातो [223, 227, 228], आणि त्याचे रासायनिक अभिक्रिया समीकरण आकृती 1-6 मध्ये दाखवले आहे.

HPS च्या संश्लेषणादरम्यान, हायड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्च तयार करण्यासाठी स्टार्चवर प्रतिक्रिया देण्याव्यतिरिक्त, प्रोपीलीन ऑक्साईड पॉलीऑक्सीप्रोपाइल साइड चेन तयार करण्यासाठी व्युत्पन्न केलेल्या हायड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्चवर देखील प्रतिक्रिया देऊ शकते. प्रतिस्थापन पदवी. प्रतिस्थापन पदवी (DS) प्रति ग्लुकोसिल गटाच्या प्रतिस्थापित हायड्रॉक्सिल गटांची सरासरी संख्या दर्शवते. स्टार्चच्या बहुतेक ग्लुकोसिल गटांमध्ये 3 हायड्रॉक्सिल गट असतात जे बदलले जाऊ शकतात, त्यामुळे जास्तीत जास्त DS 3 आहे. मोलर डिग्री ऑफ प्रतिस्थापन (MS) ग्लुकोसिल ग्रुप [223, 229] च्या प्रति मोल सबस्टिट्यूंट्सच्या सरासरी वस्तुमानाचा संदर्भ देते. हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन रिॲक्शनची प्रक्रिया परिस्थिती, स्टार्च ग्रॅन्युल मॉर्फोलॉजी आणि नेटिव्ह स्टार्चमधील अमायलोज ते अमायलोपेक्टिनचे गुणोत्तर या सर्वांचा एमएसच्या आकारावर परिणाम होतो.

1.2.3.3 हायड्रॉक्सीप्रोपील स्टार्चचे गुणधर्म

(1) HPS चे कोल्ड जेलेशन

गरम HPS स्टार्च पेस्टसाठी, विशेषत: उच्च अमायलोज सामग्री असलेल्या प्रणालीसाठी, शीतकरण प्रक्रियेदरम्यान, स्टार्च पेस्टमधील अमायलोज आण्विक साखळी एकमेकांशी अडकून त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना तयार करतात आणि स्पष्ट घन सारखी वागणूक दर्शवतात. ते इलॅस्टोमर बनते, एक जेल बनवते आणि पुन्हा गरम केल्यानंतर सोल्युशन स्थितीत परत येऊ शकते, म्हणजेच, त्यात कोल्ड जेल गुणधर्म आहेत आणि या जेलच्या घटनेत उलट करण्यायोग्य गुणधर्म आहेत [२२८].

जिलेटिनाइज्ड अमायलोज सतत गुंडाळले जाते आणि एक कोएक्सियल सिंगल हेलिकल रचना तयार करते. या एकल हेलिकल स्ट्रक्चर्सच्या बाहेरील भाग हा हायड्रोफिलिक गट आहे आणि आतील बाजू हायड्रोफोबिक पोकळी आहे. उच्च तापमानात, HPS जलीय द्रावणात यादृच्छिक कॉइलच्या रूपात अस्तित्वात आहे ज्यामधून काही एकल हेलिकल सेगमेंट पसरतात. जेव्हा तापमान कमी केले जाते, तेव्हा HPS आणि पाण्यामधील हायड्रोजन बंध तुटतात, संरचनात्मक पाणी गमावले जाते आणि आण्विक साखळ्यांमधील हायड्रोजन बंध सतत तयार होतात, शेवटी त्रि-आयामी नेटवर्क जेल रचना तयार होते. स्टार्चच्या जेल नेटवर्कमधील फिलिंग टप्पा म्हणजे जिलेटिनायझेशननंतरचे अवशिष्ट स्टार्च ग्रॅन्युल किंवा तुकडे, आणि काही अमायलोपेक्टिनचे गुंफणे देखील जेल [230-232] च्या निर्मितीमध्ये योगदान देते.

(2) HPS ची हायड्रोफिलिसिटी

हायड्रोफिलिक हायड्रॉक्सीप्रोपिल गटांचा परिचय स्टार्च रेणूंमधील हायड्रोजन बंधांची ताकद कमकुवत करते, स्टार्च रेणू किंवा विभागांच्या हालचालींना प्रोत्साहन देते आणि स्टार्च मायक्रोक्रिस्टल्सचे वितळण्याचे तापमान कमी करते; स्टार्च ग्रॅन्युलची रचना बदलली आहे, आणि स्टार्च ग्रॅन्युलची पृष्ठभाग खडबडीत आहे तपमान जसजसे वाढते तसतसे काही क्रॅक किंवा छिद्रे दिसतात, ज्यामुळे पाण्याचे रेणू सहजपणे स्टार्च ग्रॅन्युलच्या आतील भागात प्रवेश करू शकतात, ज्यामुळे स्टार्च फुगणे आणि जिलेटिनाइज करणे सोपे होते, त्यामुळे स्टार्चचे जिलेटिनायझेशन तापमान कमी होते. प्रतिस्थापनाची डिग्री वाढते म्हणून, हायड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्चचे जिलेटिनायझेशन तापमान कमी होते आणि शेवटी ते थंड पाण्यात फुगू शकते. हायड्रॉक्सीप्रोपीलेशन नंतर, प्रवाहक्षमता, कमी तापमान स्थिरता, पारदर्शकता, विद्राव्यता, आणि स्टार्च पेस्टची फिल्म-फॉर्मिंग गुणधर्म सुधारले गेले [२३३-२३५].

(3) HPS ची स्थिरता

एचपीएस हा उच्च स्थिरतेसह नॉन-आयनिक स्टार्च ईथर आहे. हायड्रोलिसिस, ऑक्सिडेशन आणि क्रॉस-लिंकिंग यांसारख्या रासायनिक अभिक्रिया दरम्यान, इथर बॉन्ड तुटणार नाही आणि घटक खाली पडणार नाहीत. म्हणून, एचपीएसचे गुणधर्म इलेक्ट्रोलाइट्स आणि पीएच द्वारे तुलनेने कमी प्रभावित होतात, हे सुनिश्चित करते की ते ऍसिड-बेस पीएच [236-238] च्या विस्तृत श्रेणीमध्ये वापरले जाऊ शकते.

1.2.3.4 अन्न आणि औषध क्षेत्रात HPS चा वापर

HPS गैर-विषारी आणि चवहीन आहे, चांगले पचन कार्यक्षमतेसह आणि तुलनेने कमी हायड्रोलायझेट स्निग्धता. देश-विदेशात सुरक्षित खाद्य सुधारित स्टार्च म्हणून त्याची ओळख आहे. 1950 च्या दशकाच्या सुरुवातीस, युनायटेड स्टेट्सने अन्नामध्ये थेट वापरासाठी हायड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्चला मान्यता दिली [223, 229, 238]. HPS हा एक सुधारित स्टार्च आहे जो अन्न क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणात वापरला जातो, मुख्यतः जाड करणारे एजंट, सस्पेंडिंग एजंट आणि स्टॅबिलायझर म्हणून वापरला जातो.

हे सोयीचे पदार्थ आणि शीतपेये, आइस्क्रीम आणि जाम यांसारख्या गोठवलेल्या पदार्थांमध्ये वापरले जाऊ शकते; हे जिलेटिनसारख्या उच्च-किंमतीच्या खाद्य हिरड्या अंशतः बदलू शकते; ते खाद्यपदार्थ बनवता येते आणि खाद्यपदार्थ आणि पॅकेजिंग म्हणून वापरले जाऊ शकते [२२९, २३६].

HPS चा सामान्यतः फिलर, औषधी पिकांसाठी बाइंडर, टॅब्लेटसाठी विघटन करणारे पदार्थ, फार्मास्युटिकल सॉफ्ट आणि हार्ड कॅप्सूलसाठी साहित्य, औषध कोटिंग्ज, कृत्रिम लाल रक्तपेशी आणि प्लाझ्मा घट्ट करणारे घटक, इ. [२३९] औषध क्षेत्रात वापरले जाते .

1.3 पॉलिमर कंपाउंडिंग

पॉलिमर साहित्य जीवनाच्या सर्व पैलूंमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते आणि ते अपरिहार्य आणि महत्त्वाचे साहित्य आहे. विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या निरंतर विकासामुळे लोकांच्या गरजा अधिकाधिक वैविध्यपूर्ण बनत आहेत आणि एकल-घटक पॉलिमर सामग्रीसाठी मानवांच्या विविध अनुप्रयोग आवश्यकता पूर्ण करणे सामान्यतः कठीण आहे. दोन किंवा अधिक पॉलिमर एकत्र करणे ही कमी किंमत, उत्कृष्ट कार्यप्रदर्शन, सोयीस्कर प्रक्रिया आणि विस्तृत अनुप्रयोगासह पॉलिमर सामग्री मिळविण्याची सर्वात किफायतशीर आणि प्रभावी पद्धत आहे, ज्याने अनेक संशोधकांचे लक्ष वेधले आहे आणि अधिकाधिक लक्ष दिले गेले आहे [२४०-२४२] .

1.3.1 पॉलिमर कंपाउंडिंगचा उद्देश आणि पद्धत

पॉलिमर कंपाउंडिंगचा मुख्य उद्देश: (l) सामग्रीचे सर्वसमावेशक गुणधर्म ऑप्टिमाइझ करणे. वेगवेगळे पॉलिमर कंपाउंड केले जातात, जेणेकरून अंतिम कंपाऊंड एकाच मॅक्रोमोलेक्यूलचे उत्कृष्ट गुणधर्म राखून ठेवते, एकमेकांच्या सामर्थ्यांपासून शिकते आणि त्याच्या कमकुवतपणाला पूरक बनवते आणि पॉलिमर सामग्रीच्या सर्वसमावेशक गुणधर्मांना अनुकूल करते. (2) साहित्याचा खर्च कमी करा. काही पॉलिमर सामग्रीमध्ये उत्कृष्ट गुणधर्म असतात, परंतु ते महाग असतात. म्हणून, वापरावर परिणाम न करता खर्च कमी करण्यासाठी ते इतर स्वस्त पॉलिमरसह मिश्रित केले जाऊ शकतात. (3) साहित्य प्रक्रिया गुणधर्म सुधारा. काही सामग्रीमध्ये उत्कृष्ट गुणधर्म असतात परंतु त्यावर प्रक्रिया करणे कठीण असते आणि त्यांचे प्रक्रिया गुणधर्म सुधारण्यासाठी योग्य इतर पॉलिमर जोडले जाऊ शकतात. (4) सामग्रीची विशिष्ट गुणधर्म मजबूत करण्यासाठी. विशिष्ट पैलूमध्ये सामग्रीचे कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी, त्यात बदल करण्यासाठी दुसरा पॉलिमर वापरला जातो. (5) साहित्याची नवीन कार्ये विकसित करा.

सामान्य पॉलिमर कंपाउंडिंग पद्धती: (l) मेल्टिंग कंपाउंडिंग. कंपाउंडिंग उपकरणांच्या कातरणे क्रियेखाली, विविध पॉलिमर कंपाउंडिंगसाठी चिकट प्रवाह तापमानापेक्षा जास्त गरम केले जातात आणि नंतर कंपाउंडिंगनंतर थंड आणि दाणेदार केले जातात. (2) उपाय पुनर्रचना. दोन घटक एक सामान्य सॉल्व्हेंट वापरून ढवळले जातात आणि मिश्रित केले जातात किंवा विरघळलेले वेगवेगळे पॉलिमर द्रावण समान रीतीने ढवळले जातात आणि नंतर पॉलिमर कंपाऊंड मिळविण्यासाठी सॉल्व्हेंट काढून टाकले जातात. (3) इमल्शन कंपाउंडिंग. एकाच इमल्सिफायर प्रकाराचे वेगवेगळे पॉलिमर इमल्शन ढवळून आणि मिक्स केल्यानंतर, पॉलिमर कंपाऊंड मिळविण्यासाठी पॉलिमरचे सह-प्रक्षेपण करण्यासाठी एक कोगुलंट जोडला जातो. (4) कॉपॉलिमरायझेशन आणि कंपाउंडिंग. ग्राफ्ट कॉपॉलिमरायझेशन, ब्लॉक कॉपॉलिमरायझेशन आणि रिऍक्टिव्ह कॉपोलिमरायझेशनसह, कंपाउंडिंग प्रक्रिया रासायनिक अभिक्रियासह असते. (५) इंटरपेनेट्रेटिंग नेटवर्क [१०].

1.3.2 नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड्सचे मिश्रण

नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड्स हे निसर्गातील पॉलिमर सामग्रीचे एक सामान्य वर्ग आहेत, जे सहसा रासायनिकरित्या सुधारित केले जातात आणि विविध प्रकारचे उत्कृष्ट गुणधर्म प्रदर्शित करतात. तथापि, एकल पॉलिसेकेराइड सामग्रीमध्ये बऱ्याचदा काही विशिष्ट कार्यक्षमतेच्या मर्यादा असतात, म्हणून प्रत्येक घटकाच्या कार्यक्षमतेच्या फायद्यांना पूरक होण्यासाठी आणि अनुप्रयोगाची व्याप्ती वाढवण्याचा उद्देश साध्य करण्यासाठी वेगवेगळ्या पॉलिसेकेराइड्सना अनेकदा एकत्र केले जाते. 1980 च्या दशकात, वेगवेगळ्या नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड्सच्या संयुगावर संशोधन मोठ्या प्रमाणात वाढले आहे [243]. देश-विदेशातील नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड कंपाऊंड प्रणालीवरील संशोधन मुख्यतः दही आणि नॉन-कर्डलन आणि दोन प्रकारच्या नॉन-कर्ड पॉलिसेकेराइडच्या संयुग प्रणालीवर केंद्रित आहे.

1.3.2.1 नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड हायड्रोजेलचे वर्गीकरण

नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड्सची जेल तयार करण्याच्या क्षमतेनुसार दही आणि नॉन-कर्डलनमध्ये विभागली जाऊ शकते. काही पॉलिसेकेराइड्स स्वतःहून जेल तयार करू शकतात, म्हणून त्यांना कॅरेजीनन इत्यादी सारख्या कर्डलन म्हणतात; इतरांना स्वत: मध्ये जेलिंग गुणधर्म नसतात, आणि त्यांना नॉन-कर्ड पॉलिसेकेराइड म्हणतात, जसे की xanthan गम.

जलीय द्रावणात नैसर्गिक दही विरघळवून हायड्रोजेल्स मिळवता येतात. परिणामी जेलच्या थर्मोव्हर्सिबिलिटी आणि त्याच्या मॉड्यूलसच्या तापमान अवलंबनाच्या आधारावर, ते खालील चार वेगवेगळ्या प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते [२४४]:

(1) क्रायोजेल, पॉलिसेकेराइडचे द्रावण केवळ कमी तापमानात जेल मिळवू शकते, जसे की कॅरेजीनन.

(2) थर्मली प्रेरित जेल, पॉलिसेकेराइड द्रावण केवळ उच्च तापमानावर जेल मिळवू शकते, जसे की ग्लुकोमनन.

(३) पॉलिसेकेराइड द्रावण केवळ कमी तापमानात जेल मिळवू शकत नाही, तर उच्च तापमानावरही जेल मिळवू शकते, परंतु मध्यवर्ती तापमानात द्रावण स्थिती सादर करू शकते.

(4) द्रावण फक्त मध्यभागी विशिष्ट तापमानावर जेल मिळवू शकते. वेगवेगळ्या नैसर्गिक दहीची स्वतःची गंभीर (किमान) एकाग्रता असते, ज्याच्या वर जेल मिळू शकते. जेलची गंभीर एकाग्रता पॉलिसेकेराइड आण्विक साखळीच्या सतत लांबीशी संबंधित आहे; द्रावणाच्या एकाग्रता आणि आण्विक वजनामुळे जेलची ताकद मोठ्या प्रमाणात प्रभावित होते आणि सामान्यतः, एकाग्रता वाढल्याने जेलची ताकद वाढते [२४५].

1.3.2.2 दही आणि नॉन-कर्डलनची संयुग प्रणाली

दही-नॉन-कर्डलानचे मिश्रण सामान्यतः पॉलिसेकेराइड्स [२४६] ची जेल ताकद सुधारते. कोंजॅक गम आणि कॅरेजेननचे मिश्रण कंपोझिट जेल नेटवर्क स्ट्रक्चरची स्थिरता आणि जेल लवचिकता वाढवते आणि जेलची ताकद लक्षणीयरीत्या सुधारते. वेई यू आणि इतर. कॅरेजेनन आणि कोंजाक गम मिश्रित केले आणि मिश्रित केल्यानंतर जेलच्या संरचनेवर चर्चा केली. अभ्यासात असे आढळून आले की कॅरेजेनन आणि कोंजाक गम एकत्र केल्यानंतर, एक समन्वयात्मक प्रभाव तयार केला गेला आणि कॅरेजेननचे वर्चस्व असलेली नेटवर्क रचना तयार झाली, कोन्जॅक गम त्यामध्ये विखुरला गेला आणि त्याचे जेल नेटवर्क शुद्ध कॅरेजेनन [२४७] पेक्षा अधिक घन आहे. कोह्यामा वगैरे. कॅरेजेनन/कॉन्जॅक गमच्या संयुग प्रणालीचा अभ्यास केला, आणि परिणामांवरून असे दिसून आले की कोन्जॅक गमच्या आण्विक वजनात सतत वाढ झाल्यामुळे, मिश्रित जेलच्या फाटण्याचा ताण वाढत गेला; भिन्न आण्विक वजन असलेल्या konjac गमने समान जेल निर्मिती दर्शविली. तापमान या कंपाऊंड सिस्टममध्ये, जेल नेटवर्कची निर्मिती कॅरेजेननद्वारे केली जाते आणि दोन कर्डलन रेणूंमधील परस्परसंवादामुळे कमकुवत क्रॉस-लिंक्ड क्षेत्रे [२४८] तयार होतात. निशिनारी वगैरे. गेलन गम/कॉन्जॅक गम कंपाऊंड सिस्टीमचा अभ्यास केला आणि परिणामांवरून असे दिसून आले की कंपाऊंड जेलवर मोनोव्हॅलेंट केशन्सचा प्रभाव अधिक स्पष्ट होता. हे सिस्टम मॉड्यूलस आणि जेल निर्मितीचे तापमान वाढवू शकते. डिव्हॅलेंट केशन्स संमिश्र जेलच्या निर्मितीस काही प्रमाणात प्रोत्साहन देऊ शकतात, परंतु जास्त प्रमाणात फेज पृथक्करणास कारणीभूत ठरेल आणि सिस्टमचे मॉड्यूलस कमी करेल [246]. ब्रेनर आणि इतर. कॅरेजेनन, लोकस्ट बीन गम आणि कोंजाक गम यांच्या संयुगाचा अभ्यास केला आणि आढळले की कॅरेजेनन, टोळ बीन गम आणि कोंजाक गम सहक्रियात्मक प्रभाव निर्माण करू शकतात, आणि इष्टतम गुणोत्तर म्हणजे टोळ बीन गम/कॅरेजेनन 1:5.5, कोंजाक गम/carrageen गम:1. , आणि जेव्हा तिघांना एकत्र जोडले जाते, तेव्हा सिनर्जिस्टिक प्रभाव कॅरेजेनन/कॉन्जॅक गम सारखाच असतो, हे दर्शविते की तिघांचे कोणतेही विशेष मिश्रण नाही. परस्परसंवाद [२४९].

1.3.2.2 दोन नॉन-कर्डलन कंपाउंड सिस्टम

जेल गुणधर्म नसलेल्या दोन नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड्स कंपाउंडिंगद्वारे जेल गुणधर्म प्रदर्शित करू शकतात, परिणामी जेल उत्पादने [250]. टोळ बीन गम आणि झेंथन गम एकत्र केल्याने एक समन्वयात्मक प्रभाव निर्माण होतो जो नवीन जेल [२५१] तयार करण्यास प्रवृत्त करतो. कंपाऊंडिंग [२५२] साठी कोंजाक ग्लुकोमनानमध्ये झेंथन गम जोडून नवीन जेल उत्पादन देखील मिळू शकते. वेई यांक्सिया आणि इतर. टोळ बीन गम आणि झेंथन गमच्या कॉम्प्लेक्सच्या rheological गुणधर्मांचा अभ्यास केला. परिणाम दर्शविते की टोळ बीन गम आणि झेंथन गम यांचे संयुग एक समन्वयात्मक प्रभाव निर्माण करतात. जेव्हा कंपाऊंड व्हॉल्यूमचे प्रमाण 4:6 असते, तेव्हा सर्वात मजबूत सहक्रियात्मक प्रभाव [253]. फिट्सिमन्स आणि इतर. कंपाऊंड कोंजॅक ग्लुकोमॅनन खोलीच्या तपमानावर आणि गरम पाण्याच्या खाली xanthan गम सह. परिणामांनी दर्शविले की सर्व संयुगे जेल गुणधर्म प्रदर्शित करतात, जे दोघांमधील समन्वयात्मक प्रभाव प्रतिबिंबित करतात. कंपाऊंडिंग तापमान आणि xanthan गमची संरचनात्मक स्थिती या दोघांमधील परस्परसंवादावर परिणाम करत नाही [254]. गुओ शौजुन आणि इतरांनी डुक्कर विष्ठा बीन गम आणि झेंथन गम यांच्या मूळ मिश्रणाचा अभ्यास केला आणि परिणामांवरून असे दिसून आले की डुक्कर विष्ठा बीन गम आणि झेंथन गम यांचा मजबूत समन्वय प्रभाव आहे. पिग फेसेस बीन गम आणि झेंथन गम कंपाऊंड ॲडेसिव्हचे इष्टतम कंपाउंडिंग रेशो 6/4 (w/w) आहे. हे सोयाबीन गमच्या एकाच द्रावणाच्या 102 पट आहे आणि जेव्हा कंपाऊंड गमची एकाग्रता 0.4% पर्यंत पोहोचते तेव्हा जेल तयार होते. कंपाऊंड ॲडेसिव्हमध्ये उच्च स्निग्धता, चांगली स्थिरता आणि रिओलॉजिकल गुणधर्म असतात आणि ते उत्कृष्ट अन्न-हिरड्या आहेत [२५५].

1.3.3 पॉलिमर कंपोझिटची सुसंगतता

अनुकूलता, थर्मोडायनामिक दृष्टिकोनातून, आण्विक-स्तरीय सुसंगतता प्राप्त करण्यासाठी संदर्भित करते, ज्याला परस्पर विद्राव्यता देखील म्हणतात. फ्लोरी-हगिन्स मॉडेल सिद्धांतानुसार, कंपाऊंडिंग प्रक्रियेदरम्यान पॉलिमर कंपाऊंड सिस्टमचा मुक्त ऊर्जा बदल गिब्स मुक्त ऊर्जा सूत्राशी सुसंगत आहे:

△���=△���-T△S (1-1)

त्यापैकी, △���जटिल मुक्त ऊर्जा आहे, △���जटिल उष्णता आहे, जटिल एन्ट्रॉपी आहे; परिपूर्ण तापमान आहे; कॉम्प्लेक्स सिस्टम ही एक सुसंगत प्रणाली असते जेव्हा मुक्त ऊर्जा बदलते △���जटिल प्रक्रियेदरम्यान [२५६].

फार कमी प्रणाली थर्मोडायनामिक सुसंगतता प्राप्त करू शकतात या वस्तुस्थितीतून मिसळण्याची संकल्पना उद्भवते. मिसिबिलिटी म्हणजे एकसंध कॉम्प्लेक्स तयार करण्याच्या वेगवेगळ्या घटकांच्या क्षमतेचा संदर्भ, आणि सामान्यतः वापरलेला निकष म्हणजे कॉम्प्लेक्स एकाच काचेचे संक्रमण बिंदू प्रदर्शित करतात.

थर्मोडायनामिक सुसंगततेपेक्षा भिन्न, सामान्यीकृत सुसंगतता कंपाऊंड सिस्टममधील प्रत्येक घटकाची एकमेकांना सामावून घेण्याची क्षमता दर्शवते, जी व्यावहारिक दृष्टिकोनातून प्रस्तावित आहे [257].

सामान्यीकृत सुसंगततेवर आधारित, पॉलिमर कंपाउंड सिस्टम पूर्णपणे सुसंगत, अंशतः सुसंगत आणि पूर्णपणे विसंगत प्रणालींमध्ये विभागले जाऊ शकतात. पूर्णपणे सुसंगत प्रणाली म्हणजे कंपाऊंड आण्विक स्तरावर थर्मोडायनामिकली मिसळण्यायोग्य आहे; अंशतः सुसंगत प्रणाली म्हणजे कंपाऊंड विशिष्ट तापमान किंवा रचना श्रेणीमध्ये सुसंगत आहे; पूर्णपणे विसंगत प्रणालीचा अर्थ असा आहे की कंपाऊंड हे आण्विक-स्तरीय चुकीचेपणा कोणत्याही तापमानात किंवा रचनेत प्राप्त केले जाऊ शकत नाही.

विविध पॉलिमरमधील विशिष्ट संरचनात्मक फरक आणि संरचनात्मक एन्ट्रॉपीमुळे, बहुतेक पॉलिमर कॉम्प्लेक्स सिस्टम अंशतः सुसंगत किंवा विसंगत आहेत [11, 12]. कंपाऊंड सिस्टीमचे फेज सेपरेशन आणि मिक्सिंगच्या स्तरावर अवलंबून, अंशतः सुसंगत प्रणालीची सुसंगतता देखील मोठ्या प्रमाणात बदलते [११]. पॉलिमर कंपोझिटचे मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म त्यांच्या अंतर्गत सूक्ष्म आकारविज्ञान आणि प्रत्येक घटकाच्या भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांशी जवळून संबंधित आहेत. 240], त्यामुळे सूक्ष्म आकारविज्ञान आणि कंपाऊंड प्रणालीची सुसंगतता अभ्यासणे खूप महत्त्वाचे आहे.

बायनरी कंपाऊंड्सच्या सुसंगततेसाठी संशोधन आणि वैशिष्ट्यीकरण पद्धती:

(1) काचेचे संक्रमण तापमान टी���तुलना पद्धत. टी ची तुलना करणे���टी सह कंपाऊंडचे���त्याच्या घटकांपैकी, जर फक्त एक टी���कंपाऊंडमध्ये दिसते, कंपाऊंड सिस्टम एक सुसंगत प्रणाली आहे; दोन टी असल्यास���, आणि दोन टी���कंपाऊंडचे स्थान दोन गटांमध्ये आहेत बिंदू T च्या मध्यभागी���कंपाऊंड सिस्टीम ही अंशतः सुसंगत सिस्टीम असल्याचे दर्शवते; दोन टी असल्यास���, आणि ते दोन घटक T च्या स्थानांवर स्थित आहेत���, हे सूचित करते की कंपाऊंड सिस्टम एक विसंगत प्रणाली आहे.

T���डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल ॲनालायझर (DMA) आणि डिफरेंशियल स्कॅनिंग कॅलरीमीटर (DSC) ही तुलना करण्याच्या पद्धतीमध्ये अनेकदा वापरलेली चाचणी उपकरणे आहेत. ही पद्धत त्वरीत कंपाऊंड सिस्टमच्या सुसंगततेचा न्याय करू शकते, परंतु जर टी���दोन घटकांपैकी एक समान आहे, एकल टी���कंपाउंडिंग नंतर देखील दिसून येईल, म्हणून या पद्धतीमध्ये काही कमतरता आहेत [१०].

(२) रूपात्मक निरीक्षण पद्धत. प्रथम, कंपाऊंडच्या मॅक्रोस्कोपिक मॉर्फोलॉजीचे निरीक्षण करा. जर कंपाऊंडमध्ये स्पष्ट फेज सेपरेशन असेल तर, कंपाऊंड सिस्टीम ही एक विसंगत सिस्टीम आहे असे प्राथमिकपणे ठरवले जाऊ शकते. दुसरे म्हणजे, संयुगाचे सूक्ष्म आकारविज्ञान आणि फेज संरचना सूक्ष्मदर्शकाद्वारे निरीक्षण केले जाते. पूर्णपणे सुसंगत असलेले दोन घटक एकसंध स्थिती तयार करतील. म्हणून, चांगली सुसंगतता असलेले कंपाऊंड एकसमान फेज वितरण आणि लहान विखुरलेल्या फेज कण आकाराचे निरीक्षण करू शकते. आणि अस्पष्ट इंटरफेस.

टोपोग्राफी निरीक्षण पद्धतीमध्ये अनेकदा वापरलेली चाचणी उपकरणे ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप आणि स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप (SEM) आहेत. टोपोग्राफी निरीक्षण पद्धत ही इतर वैशिष्ट्यपूर्ण पद्धतींच्या संयोजनात सहाय्यक पद्धत म्हणून वापरली जाऊ शकते.

(3) पारदर्शकता पद्धत. अंशतः सुसंगत कंपाऊंड सिस्टममध्ये, दोन घटक एका विशिष्ट तापमान आणि रचना श्रेणीमध्ये सुसंगत असू शकतात आणि या श्रेणीच्या पलीकडे फेज विभक्त होईल. संयुग प्रणालीचे एकसंध प्रणालीपासून द्वि-चरण प्रणालीमध्ये परिवर्तन करण्याच्या प्रक्रियेत, त्याचे प्रकाश संप्रेषण बदलेल, म्हणून कंपाऊंडच्या पारदर्शकतेचा अभ्यास करून त्याची अनुकूलता अभ्यासली जाऊ शकते.

ही पद्धत केवळ सहाय्यक पद्धत म्हणून वापरली जाऊ शकते, कारण जेव्हा दोन पॉलिमरचे अपवर्तक निर्देशांक समान असतात, तेव्हा दोन विसंगत पॉलिमरचे मिश्रण करून मिळणारे कंपाऊंड देखील पारदर्शक असते.

(4) Rheological पद्धत. या पद्धतीमध्ये, कंपाऊंडच्या व्हिस्कोइलास्टिक पॅरामीटर्सचा अचानक बदल हा फेज विभक्त होण्याचे चिन्ह म्हणून वापरला जातो, उदाहरणार्थ, स्निग्धता-तापमान वक्रातील अचानक बदल फेज वियोग चिन्हांकित करण्यासाठी वापरला जातो आणि अचानक बदल होतो. कातरणे तणाव-तापमान वक्र फेज विभक्त होण्याचे चिन्ह म्हणून वापरले जाते. कंपाउंडिंग नंतर फेज सेपरेशन न करता कंपाउंडिंग सिस्टममध्ये चांगली सुसंगतता असते आणि फेज सेपरेशन असलेली प्रणाली विसंगत किंवा अंशतः सुसंगत असते [258].

(5) हानची वक्र पद्धत. हानचा वक्र lg आहे���'(���) lg G”, जर कंपाऊंड सिस्टीमच्या हानच्या वक्रावर तापमान अवलंबित्व नसेल, आणि वेगवेगळ्या तापमानात हानच्या वक्र मुख्य वक्र बनतात, तर संयुग प्रणाली सुसंगत आहे; जर कंपाऊंड सिस्टम सुसंगत असेल तर हानचा वक्र तापमानावर अवलंबून असतो. जर हानचा वक्र वेगवेगळ्या तापमानात एकमेकांपासून विभक्त झाला असेल आणि मुख्य वक्र तयार करू शकत नसेल, तर संयुग प्रणाली विसंगत किंवा अंशतः सुसंगत आहे. म्हणून, हानच्या वक्र विभक्ततेनुसार कंपाऊंड प्रणालीची अनुकूलता तपासली जाऊ शकते.

(6) सोल्युशन स्निग्धता पद्धत. ही पद्धत कंपाऊंड सिस्टमची सुसंगतता दर्शवण्यासाठी सोल्यूशनच्या चिकटपणातील बदलाचा वापर करते. वेगवेगळ्या सोल्यूशनच्या एकाग्रतेच्या अंतर्गत, कंपाऊंडची चिकटपणा रचनाच्या विरूद्ध प्लॉट केली जाते. जर ते रेखीय संबंध असेल तर याचा अर्थ असा की कंपाऊंड सिस्टम पूर्णपणे सुसंगत आहे; जर ते नॉनलाइनर संबंध असेल तर याचा अर्थ असा की कंपाऊंड सिस्टम अंशतः सुसंगत आहे; जर ते S-आकाराचे वक्र असेल, तर ते दर्शविते की कंपाऊंड सिस्टम पूर्णपणे विसंगत आहे [१०].

(7) इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी. दोन पॉलिमर एकत्र केल्यानंतर, जर सुसंगतता चांगली असेल, तर हायड्रोजन बॉण्ड्स सारखे परस्परसंवाद होतील आणि पॉलिमर साखळीवरील प्रत्येक गटाच्या इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रमवरील वैशिष्ट्यपूर्ण गटांच्या बँडची स्थिती बदलेल. कॉम्प्लेक्स आणि प्रत्येक घटकाच्या वैशिष्ट्यपूर्ण गट बँडचा ऑफसेट जटिल प्रणालीच्या सुसंगततेचा न्याय करू शकतो.

याव्यतिरिक्त, थर्मोग्रॅविमेट्रिक विश्लेषक, क्ष-किरण विवर्तन, लहान कोन क्ष-किरण विखुरणे, प्रकाश विखुरणे, न्यूट्रॉन इलेक्ट्रॉन स्कॅटरिंग, आण्विक चुंबकीय अनुनाद आणि अल्ट्रासोनिक तंत्रांद्वारे कॉम्प्लेक्सची सुसंगतता देखील अभ्यासली जाऊ शकते [१०].

1.3.4 hydroxypropyl methylcellulose/hydroxypropyl स्टार्च कंपाउंडिंगची संशोधन प्रगती

1.3.4.1 हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथिलसेल्युलोज आणि इतर पदार्थांचे मिश्रण

एचपीएमसी आणि इतर पदार्थांचे संयुगे प्रामुख्याने औषध-नियंत्रित प्रकाशन प्रणाली आणि खाद्य किंवा विघटनशील फिल्म पॅकेजिंग सामग्रीमध्ये वापरले जातात. औषध-नियंत्रित रीलिझच्या वापरामध्ये, एचपीएमसीसह बहुधा मिश्रित पॉलिमरमध्ये पॉलीव्हिनिल अल्कोहोल (पीव्हीए), लैक्टिक ऍसिड-ग्लायकोलिक ऍसिड कॉपॉलिमर (पीएलजीए) आणि पॉलीकाप्रोलॅक्टोन (पीसीएल), तसेच प्रथिने, नैसर्गिक पॉलिमर सारख्या सिंथेटिक पॉलिमरचा समावेश होतो. polysaccharides. अब्देल-झाहेर वगैरे. स्ट्रक्चरल कंपोझिशन, थर्मल स्टॅबिलिटी आणि एचपीएमसी/पीव्हीए कंपोझिटच्या कार्यक्षमतेशी त्यांचा संबंध यांचा अभ्यास केला आणि परिणामांवरून असे दिसून आले की दोन पॉलिमरच्या उपस्थितीत काही चुकीचेपणा आहे [२५९]. जबीही वगैरे. HPMC/PLGA कॉम्प्लेक्सचा वापर इन्सुलिनच्या नियंत्रित आणि निरंतर रीलिझसाठी मायक्रोकॅप्सूल तयार करण्यासाठी केला जातो, जे पोट आणि आतडे [260] मध्ये निरंतर प्रकाशन मिळवू शकतात. जावेद वगैरे. मिश्रित हायड्रोफिलिक एचपीएमसी आणि हायड्रोफोबिक पीसीएल आणि एचपीएमसी/पीसीएल कॉम्प्लेक्सचा वापर औषध नियंत्रित आणि शाश्वत रीलिझसाठी मायक्रोकॅप्सूल सामग्री म्हणून केला आहे, जो कंपाऊंडिंग रेशो [२६१] समायोजित करून मानवी शरीराच्या वेगवेगळ्या भागात सोडला जाऊ शकतो. डिंग वगैरे. औद्योगिक अनुप्रयोगांसाठी सैद्धांतिक मार्गदर्शन प्रदान करून, नियंत्रित औषध सोडण्याच्या क्षेत्रात वापरल्या जाणाऱ्या HPMC/कोलेजन कॉम्प्लेक्सची स्निग्धता, डायनॅमिक व्हिस्कोइलास्टिकिटी, क्रिप रिकव्हरी आणि थिक्सोट्रॉपी यासारख्या rheological गुणधर्मांचा अभ्यास केला [262]. अर्थनारी, कै आणि राय वगैरे. [२६३-२६५] एचपीएमसी आणि पॉलिसेकेराइड्सचे कॉम्प्लेक्स जसे की चिटोसन, झेंथन गम, आणि सोडियम अल्जिनेट हे लस आणि औषध सतत सोडण्याच्या प्रक्रियेत लागू केले गेले आणि परिणामांनी नियंत्रण करण्यायोग्य औषध सोडण्याचा प्रभाव दर्शविला [२६३-२६५].

खाद्य किंवा विघटनशील फिल्म पॅकेजिंग सामग्रीच्या विकासामध्ये, बहुधा HPMC सह मिश्रित पॉलिमर प्रामुख्याने नैसर्गिक पॉलिमर असतात जसे की लिपिड्स, प्रथिने आणि पॉलिसेकेराइड्स. कराका, फागुंडेस आणि कॉन्ट्रेरास-ओलिव्हा इत्यादी. एचपीएमसी/लिपिड कॉम्प्लेक्ससह खाण्यायोग्य संमिश्र पडदा तयार केला आणि त्यांचा अनुक्रमे प्लम्स, चेरी टोमॅटो आणि लिंबूवर्गीय संवर्धनासाठी वापर केला. परिणामांनी दर्शविले की एचपीएमसी/लिपिड कॉम्प्लेक्स मेम्ब्रेनमध्ये ताजे ठेवण्याचा बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ प्रभाव चांगला होता [२६६-२६८]. शेट्टी, रुबिलार आणि डिंग वगैरे. यांत्रिक गुणधर्म, थर्मल स्थिरता, मायक्रोस्ट्रक्चर आणि एचपीएमसी, सिल्क प्रोटीन, व्हे प्रोटीन आयसोलेट आणि कोलेजन, अनुक्रमे [२६९-२७१] पासून तयार केलेल्या खाद्य संमिश्र चित्रपटांच्या घटकांमधील परस्परसंवादाचा अभ्यास केला. एस्तेगलाल वगैरे. जैव-आधारित पॅकेजिंग सामग्री [१११] मध्ये वापरण्यासाठी खाद्य चित्रपट तयार करण्यासाठी जिलेटिनसह HPMC तयार केले. प्रिया, कोंडावेती, सकटा आणि ओर्टेगा-टोरो वगैरे. अनुक्रमे HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/इथिल सेल्युलोज आणि HPMC/स्टार्च खाद्य मिश्रित चित्रपट तयार केले आणि त्यांची थर्मल स्थिरता, यांत्रिक गुणधर्म गुणधर्म, सूक्ष्म संरचना आणि प्रतिजैविक गुणधर्मांचा अभ्यास केला [139, 272-274]. एचपीएमसी/पीएलए कंपाऊंडचा वापर खाद्यपदार्थांसाठी पॅकेजिंग मटेरियल म्हणूनही केला जाऊ शकतो, सामान्यत: एक्सट्रूझन [२७५].

खाद्य किंवा विघटनशील फिल्म पॅकेजिंग सामग्रीच्या विकासामध्ये, बहुधा HPMC सह मिश्रित पॉलिमर प्रामुख्याने नैसर्गिक पॉलिमर असतात जसे की लिपिड्स, प्रथिने आणि पॉलिसेकेराइड्स. कराका, फागुंडेस आणि कॉन्ट्रेरास-ओलिव्हा इत्यादी. एचपीएमसी/लिपिड कॉम्प्लेक्ससह खाण्यायोग्य संमिश्र पडदा तयार केला आणि त्यांचा अनुक्रमे प्लम्स, चेरी टोमॅटो आणि लिंबूवर्गीय संवर्धनासाठी वापर केला. परिणामांनी दर्शविले की एचपीएमसी/लिपिड कॉम्प्लेक्स मेम्ब्रेनमध्ये ताजे ठेवण्याचा बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ प्रभाव चांगला होता [२६६-२६८]. शेट्टी, रुबिलार आणि डिंग वगैरे. यांत्रिक गुणधर्म, थर्मल स्थिरता, मायक्रोस्ट्रक्चर आणि एचपीएमसी, सिल्क प्रोटीन, व्हे प्रोटीन आयसोलेट आणि कोलेजन, अनुक्रमे [२६९-२७१] पासून तयार केलेल्या खाद्य संमिश्र चित्रपटांच्या घटकांमधील परस्परसंवादाचा अभ्यास केला. एस्तेगलाल वगैरे. जैव-आधारित पॅकेजिंग सामग्री [१११] मध्ये वापरण्यासाठी खाद्य चित्रपट तयार करण्यासाठी जिलेटिनसह HPMC तयार केले. प्रिया, कोंडावेती, सकटा आणि ओर्टेगा-टोरो वगैरे. अनुक्रमे HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/इथिल सेल्युलोज आणि HPMC/स्टार्च खाद्य मिश्रित चित्रपट तयार केले आणि त्यांची थर्मल स्थिरता, यांत्रिक गुणधर्म गुणधर्म, सूक्ष्म संरचना आणि प्रतिजैविक गुणधर्मांचा अभ्यास केला [139, 272-274]. एचपीएमसी/पीएलए कंपाऊंडचा वापर खाद्यपदार्थांसाठी पॅकेजिंग मटेरियल म्हणूनही केला जाऊ शकतो, सामान्यत: एक्सट्रूझन [२७५].

1.3.4.2 स्टार्च आणि इतर पदार्थांचे मिश्रण

स्टार्च आणि इतर पदार्थांच्या संयुगाच्या संशोधनात सुरुवातीला पॉलीलेक्टिक ॲसिड (पीएलए), पॉलीकाप्रोलॅक्टोन (पीसीएल), पॉलीब्युटीन सक्सीनिक ॲसिड (पीबीएसए) इत्यादींसह विविध हायड्रोफोबिक ॲलिफॅटिक पॉलिस्टर पदार्थांवर लक्ष केंद्रित केले गेले. 276]. मुलर आणि इतर. स्टार्च/पीएलए कंपोझिटची रचना आणि गुणधर्म आणि दोघांमधील परस्परसंवादाचा अभ्यास केला आणि परिणामांवरून असे दिसून आले की दोघांमधील परस्परसंवाद कमकुवत होता आणि संमिश्रांचे यांत्रिक गुणधर्म खराब होते [२७७]. कोरिया, कोमुर आणि डायझ-गोमेझ इत्यादी. यांत्रिक गुणधर्म, rheological गुणधर्म, जेल गुणधर्म आणि स्टार्च/पीसीएल कॉम्प्लेक्सच्या दोन घटकांची सुसंगतता यांचा अभ्यास केला, जे बायोडिग्रेडेबल मटेरियल, बायोमेडिकल मटेरियल आणि टिश्यू इंजिनिअरिंग मचान सामग्री [२७८-२८०] च्या विकासासाठी लागू केले गेले. ओहकीका वगैरे. कॉर्नस्टार्च आणि PBSA यांचे मिश्रण अतिशय आशादायक असल्याचे आढळले. जेव्हा स्टार्च सामग्री 5-30% असते, तेव्हा स्टार्च ग्रॅन्यूलची सामग्री वाढवण्यामुळे मापांक वाढू शकतो आणि तन्य ताण कमी होतो आणि ब्रेक [281,282]. हायड्रोफोबिक ॲलिफॅटिक पॉलिस्टर हे हायड्रोफिलिक स्टार्चशी थर्मोडायनामिकली विसंगत आहे आणि स्टार्च आणि पॉलिस्टरमधील फेज इंटरफेस सुधारण्यासाठी विविध कंपॅटिबिलायझर्स आणि ॲडिटीव्ह जोडले जातात. Szadkowska, Ferri, आणि Li et al. सिलॅनॉल-आधारित प्लास्टिसायझर्स, मॅलिक एनहाइड्राइड लिनसीड ऑइल, आणि स्टार्च/पीएलए कॉम्प्लेक्सच्या रचना आणि गुणधर्मांवर कार्यात्मक वनस्पती तेल डेरिव्हेटिव्ह्जच्या प्रभावांचा अभ्यास केला, अनुक्रमे [283-285]. ओर्टेगा-टोरो, यू एट अल. सामग्रीचे गुणधर्म आणि स्थिरता सुधारण्यासाठी अनुक्रमे स्टार्च/पीसीएल कंपाऊंड आणि स्टार्च/पीबीएसए कंपाऊंड सुसंगत करण्यासाठी सायट्रिक ऍसिड आणि डायफेनिलमिथेन डायसोसायनेटचा वापर केला [286, 287].

अलीकडच्या वर्षांत, प्रथिने, पॉलिसेकेराइड्स आणि लिपिड्स यांसारख्या नैसर्गिक पॉलिमरसह स्टार्चच्या संयुगावर अधिकाधिक संशोधने झाली आहेत. टेकलेहैमानोट, साहिन-नदीन आणि झांग एट अल यांनी अनुक्रमे स्टार्च/झीन, स्टार्च/व्हे प्रोटीन आणि स्टार्च/जिलेटिन कॉम्प्लेक्सच्या भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांचा अभ्यास केला आणि सर्व परिणामांनी चांगले परिणाम प्राप्त केले, जे अन्न बायोमटेरियल आणि कॅप्सूलवर लागू केले जाऊ शकतात [52, 288, 289]. लोझानो-नवारो, टॅलोन आणि रेन एट अल. अनुक्रमे प्रकाश संप्रेषण, यांत्रिक गुणधर्म, बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ गुणधर्म आणि स्टार्च/चिटोसन संमिश्र फिल्म्सच्या चिटोसन एकाग्रतेचा अभ्यास केला आणि संमिश्र फिल्मचा जीवाणूविरोधी प्रभाव सुधारण्यासाठी नैसर्गिक अर्क, चहा पॉलिफेनॉल आणि इतर नैसर्गिक बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ जोडला. संशोधन परिणाम दर्शविते की स्टार्च/चिटोसन संमिश्र फिल्ममध्ये अन्न आणि औषधांच्या सक्रिय पॅकेजिंगमध्ये मोठी क्षमता आहे [२९०-२९२]. कौशिक, घनबरजादेह, अर्वानितोयनिस आणि झांग वगैरे. अनुक्रमे स्टार्च/सेल्युलोज नॅनोक्रिस्टल्स, स्टार्च/कार्बोक्सीमेथाइलसेल्युलोज, स्टार्च/मिथाइलसेल्युलोज, आणि स्टार्च/हायड्रॉक्सीप्रोपीलमेथिलसेल्युलोज संमिश्र फिल्म्स आणि खाद्य/जैवविघटनशील पॅकेजिंग मटेरियल [२९३-२९५] मधील मुख्य ऍप्लिकेशन्सचा अभ्यास केला. Dafe, Jumaidin आणि Lascombes et al. स्टार्च/फूड गम संयुगे जसे की स्टार्च/पेक्टिन, स्टार्च/अगर आणि स्टार्च/कॅरेजेनन यांचा अभ्यास केला, मुख्यतः अन्न आणि अन्न पॅकेजिंग [२९६-२९८] क्षेत्रात वापरला जातो. टॅपिओका स्टार्च/कॉर्न ऑइल, स्टार्च/लिपिड कॉम्प्लेक्सच्या भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांचा अभ्यास पेरेझ, डी एट अल. यांनी केला, मुख्यत्वे बाहेर काढलेल्या पदार्थांच्या उत्पादन प्रक्रियेस मार्गदर्शन करण्यासाठी [२९९, ३००].

1.3.4.3 हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज आणि स्टार्चचे मिश्रण

सध्या, HPMC आणि स्टार्चच्या कंपाऊंड सिस्टमवर देश-विदेशात फारसे अभ्यास नाहीत आणि त्यापैकी बहुतेक स्टार्चच्या वृद्धत्वात सुधारणा करण्यासाठी स्टार्च मॅट्रिक्समध्ये HPMC ची थोडीशी मात्रा जोडत आहेत. जिमेनेझ आणि इतर. स्टार्च झिल्लीची पारगम्यता सुधारण्यासाठी मूळ स्टार्चचे वृद्धत्व कमी करण्यासाठी HPMC चा वापर केला. परिणामांवरून असे दिसून आले की एचपीएमसीच्या जोडणीमुळे स्टार्चचे वृद्धत्व कमी झाले आणि संमिश्र झिल्लीची लवचिकता वाढली. संमिश्र झिल्लीची ऑक्सिजन पारगम्यता लक्षणीयरीत्या वाढली होती, परंतु जलरोधक कामगिरी झाली नाही. किती बदलले आहे [३०१]. Villacres, Basch et al. एचपीएमसी/स्टार्च संमिश्र फिल्म पॅकेजिंग मटेरियल तयार करण्यासाठी एचपीएमसी आणि टॅपिओका स्टार्च मिश्रित केले आणि मिश्रित फिल्मवरील ग्लिसरीनच्या प्लॅस्टिकायझिंग प्रभावाचा आणि संमिश्र फिल्मच्या अँटीबैक्टीरियल गुणधर्मांवर पोटॅशियम सॉर्बेट आणि निसिनच्या प्रभावांचा अभ्यास केला. परिणाम हे दर्शविते की एचपीएमसी सामग्रीच्या वाढीसह, संमिश्र फिल्मचे लवचिक मापांक आणि तन्य शक्ती वाढते, ब्रेकच्या वेळी वाढीवता कमी होते आणि पाण्याच्या वाफ पारगम्यतेवर थोडासा प्रभाव पडतो; पोटॅशियम सॉर्बेट आणि निसिन दोन्ही मिश्रित फिल्म सुधारू शकतात. दोन बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ एजंट एकत्र वापरले तेव्हा बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ प्रभाव चांगला आहे [112, 302]. ऑर्टेगा-टोरो इत्यादी. HPMC/स्टार्च हॉट-प्रेस्ड कंपोझिट मेम्ब्रेनच्या गुणधर्मांचा अभ्यास केला, आणि सायट्रिक ऍसिडचा संमिश्र झिल्लीच्या गुणधर्मांवर होणाऱ्या परिणामाचा अभ्यास केला. परिणामांवरून असे दिसून आले की HPMC स्टार्च सततच्या टप्प्यात विखुरले गेले आणि साइट्रिक ऍसिड आणि HPMC या दोन्हींचा स्टार्चच्या वृद्धत्वावर परिणाम झाला. काही प्रमाणात प्रतिबंध [139]. अयोरिंदे वगैरे. ओरल अमलोडिपाइनच्या लेपसाठी एचपीएमसी/स्टार्च संमिश्र फिल्म वापरली, आणि परिणामांवरून असे दिसून आले की संमिश्र फिल्मचे विघटन वेळ आणि प्रकाशन दर खूप चांगले होते [३०३].

झाओ मिंग वगैरे. एचपीएमसी फिल्म्सच्या वॉटर रिटेन्शन रेटवर स्टार्चच्या प्रभावाचा अभ्यास केला आणि परिणामांवरून असे दिसून आले की स्टार्च आणि एचपीएमसीचा एक विशिष्ट समन्वयात्मक प्रभाव होता, ज्यामुळे पाणी धारणा दर [३०४] मध्ये एकूण वाढ झाली. झांग आणि इतर. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंडचे फिल्म गुणधर्म आणि सोल्युशनच्या रिओलॉजिकल गुणधर्मांचा अभ्यास केला. परिणाम दर्शविते की एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टममध्ये एक विशिष्ट सुसंगतता आहे, कंपाऊंड झिल्लीची कार्यक्षमता चांगली आहे आणि एचपीएस ते एचपीएमसीच्या rheological गुणधर्मांचा चांगला संतुलित प्रभाव आहे [305, 306]. उच्च एचपीएमसी सामग्रीसह एचपीएमसी/स्टार्च कंपाऊंड प्रणालीवर काही अभ्यास आहेत आणि त्यापैकी बहुतेक उथळ कार्यक्षमतेच्या संशोधनात आहेत आणि कंपाऊंड प्रणालीवरील सैद्धांतिक संशोधन तुलनेने कमी आहे, विशेषत: एचपीएमसी/एचपीएस शीत-उष्णतेच्या जेलचे -फेज कंपोझिट जेल. यांत्रिकी अभ्यास अजूनही रिक्त स्थितीत आहेत.

1.4 पॉलिमर कॉम्प्लेक्सचे रिओलॉजी

पॉलिमर सामग्रीवर प्रक्रिया करण्याच्या प्रक्रियेत, प्रवाह आणि विकृती अपरिहार्यपणे घडतात आणि रिओलॉजी हे असे विज्ञान आहे जे सामग्रीच्या प्रवाह आणि विकृती नियमांचा अभ्यास करते [३०७]. प्रवाह हा द्रव पदार्थांचा गुणधर्म आहे, तर विकृती हा घन (स्फटिक) पदार्थांचा गुणधर्म आहे. द्रव प्रवाह आणि घन विकृतीची सामान्य तुलना खालीलप्रमाणे आहे:

पॉलिमर सामग्रीच्या व्यावहारिक औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये, त्यांची चिकटपणा आणि व्हिस्कोइलास्टिकिटी त्यांची प्रक्रिया कार्यक्षमता निर्धारित करते. प्रक्रिया आणि मोल्डिंगच्या प्रक्रियेत, कातरणे दर बदलून, पॉलिमर सामग्रीच्या चिकटपणामध्ये अनेक ऑर्डरच्या परिमाणांचे मोठे परिमाण असू शकते. बदला [308]. स्निग्धता आणि कातरणे पातळ करणे यासारखे Rheological गुणधर्म पॉलिमर सामग्रीच्या प्रक्रियेदरम्यान पंपिंग, परफ्यूजन, फैलाव आणि फवारणीच्या नियंत्रणावर थेट परिणाम करतात आणि हे पॉलिमर पदार्थांचे सर्वात महत्त्वाचे गुणधर्म आहेत.

1.4.1 पॉलिमरची विस्कोइलास्टिकिटी

बाह्य शक्ती अंतर्गत, पॉलिमर द्रव केवळ प्रवाहित होऊ शकत नाही तर विकृती देखील दर्शवितो, एक प्रकारची "व्हिस्कोइलास्टिकिटी" कार्यप्रदर्शन दर्शवितो आणि त्याचे सार "घन-द्रव दोन-टप्प्या" चे सहअस्तित्व आहे [३०९]. तथापि, ही viscoelasticity लहान विकृतीवर रेखीय viscoelasticity नाही, तर nonlinear viscoelasticity आहे जिथे सामग्री मोठ्या विकृती आणि दीर्घकाळापर्यंत ताण दर्शवते [310].

नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड जलीय द्रावणाला हायड्रोसोल देखील म्हणतात. सौम्य द्रावणात, पॉलिसेकेराइड मॅक्रोमोलेक्यूल्स एकमेकांपासून विभक्त केलेल्या कॉइलच्या स्वरूपात असतात. जेव्हा एकाग्रता एका विशिष्ट मूल्यापर्यंत वाढते, तेव्हा मॅक्रोमोलेक्युलर कॉइल एकमेकांमध्ये प्रवेश करतात आणि एकमेकांना ओव्हरलॅप करतात. मूल्याला गंभीर एकाग्रता [311] म्हणतात. गंभीर एकाग्रतेच्या खाली, द्रावणाची स्निग्धता तुलनेने कमी आहे, आणि ती कातरणे दराने प्रभावित होत नाही, न्यूटोनियन द्रवपदार्थाचे वर्तन दर्शवते; जेव्हा गंभीर एकाग्रता गाठली जाते, तेव्हा मूळतः अलगावमध्ये फिरणारे मॅक्रोमोलेक्यूल्स एकमेकांशी अडकू लागतात आणि द्रावणाची चिकटपणा लक्षणीयरीत्या वाढतो. वाढ [३१२]; जेव्हा एकाग्रता गंभीर एकाग्रतेपेक्षा जास्त असते, तेव्हा कातरणे पातळ होण्याचे निरीक्षण केले जाते आणि द्रावण नॉन-न्यूटोनियन द्रव वर्तन प्रदर्शित करते [२४५].

काही हायड्रोसोल काही विशिष्ट परिस्थितीत जेल तयार करू शकतात आणि त्यांचे व्हिस्कोइलास्टिक गुणधर्म सामान्यतः स्टोरेज मॉड्यूलस G', लॉस मॉड्यूलस G” आणि त्यांची वारंवारता अवलंबित्व द्वारे दर्शविले जातात. स्टोरेज मॉड्यूलस सिस्टमच्या लवचिकतेशी संबंधित आहे, तर नुकसान मॉड्यूलस सिस्टमच्या चिकटपणाशी संबंधित आहे [311]. सौम्य सोल्युशनमध्ये, रेणूंमध्ये कोणतीही अडचण नसते, म्हणून फ्रिक्वेन्सीच्या विस्तृत श्रेणीवर, G′ हे G″ पेक्षा खूपच लहान असते आणि तीव्र वारंवारता अवलंबन दर्शवते. G′ आणि G″ वारंवारता ω आणि त्याच्या चतुर्भुज अनुक्रमे आनुपातिक असल्याने, वारंवारता जास्त असताना, G′ > G″. जेव्हा एकाग्रता गंभीर एकाग्रतेपेक्षा जास्त असते, तेव्हा G′ आणि G″ ची वारंवारता अवलंबित्व असते. जेव्हा वारंवारता कमी होते, G′ <G″, आणि वारंवारता हळूहळू वाढते, तेव्हा दोन्ही ओलांडतील आणि उच्च वारंवारता प्रदेशात G′ > वर उलटतील.

ज्या गंभीर बिंदूवर नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड हायड्रोसोलचे जेलमध्ये रूपांतर होते त्याला जेल पॉइंट म्हणतात. जेल पॉईंटच्या अनेक व्याख्या आहेत आणि सर्वात सामान्यपणे वापरल्या जाणाऱ्या डायनॅमिक व्हिस्कोइलेस्टिसिटीची व्याख्या रीओलॉजीमध्ये आहे. जेव्हा सिस्टमचे स्टोरेज मॉड्यूलस G′ हे नुकसान मॉड्यूलस G″ च्या बरोबरीचे असते, तेव्हा तो जेल पॉइंट असतो आणि G′ > G″ जेल निर्मिती [३१२, ३१३].

काही नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड रेणू कमकुवत संघटना बनवतात, आणि त्यांची जेल रचना सहजपणे नष्ट होते, आणि G' G पेक्षा किंचित मोठा आहे”, कमी वारंवारता अवलंबन दर्शविते; काही नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड रेणू स्थिर क्रॉस-लिंकिंग क्षेत्रे बनवू शकतात, ज्याची जेल रचना मजबूत आहे, G′ G″ पेक्षा खूप मोठा आहे आणि त्याचे वारंवारता अवलंबन नाही [311].

1.4.2 पॉलिमर कॉम्प्लेक्सचे Rheological वर्तन

पूर्णपणे सुसंगत पॉलिमर कंपाऊंड सिस्टमसाठी, कंपाऊंड एक एकसंध प्रणाली आहे आणि त्याची व्हिस्कोइलास्टिकिटी ही सामान्यत: एका पॉलिमरच्या गुणधर्मांची बेरीज असते आणि त्याची व्हिस्कोइलास्टिकिटी साध्या अनुभवजन्य नियमांद्वारे वर्णन केली जाऊ शकते [314]. सरावाने हे सिद्ध केले आहे की एकसंध प्रणाली त्याच्या यांत्रिक गुणधर्मांच्या सुधारणेसाठी अनुकूल नाही. त्याउलट, फेज-विभक्त संरचना असलेल्या काही जटिल प्रणालींमध्ये उत्कृष्ट कार्यप्रदर्शन आहे [315].

अंशतः सुसंगत कंपाऊंड सिस्टमची सुसंगतता प्रणाली कंपाऊंड गुणोत्तर, कातरणे दर, तापमान आणि घटक संरचना यासारख्या घटकांमुळे प्रभावित होईल, सुसंगतता किंवा फेज पृथक्करण दर्शविते आणि सुसंगततेपासून फेज विभक्ततेकडे संक्रमण अपरिहार्य आहे. प्रणालीच्या व्हिस्कोइलास्टिकिटीमध्ये लक्षणीय बदल घडवून आणतात [316, 317]. अलिकडच्या वर्षांत, अंशतः सुसंगत पॉलिमर कॉम्प्लेक्स सिस्टमच्या व्हिस्कोइलास्टिक वर्तनावर असंख्य अभ्यास झाले आहेत. संशोधनात असे दिसून आले आहे की कंपाऊंड सिस्टीमचे rheological वर्तन सुसंगतता झोनमध्ये एकसंध प्रणालीची वैशिष्ट्ये सादर करते. फेज सेपरेशन झोनमध्ये, रिओलॉजिकल वर्तन एकसंध झोनपेक्षा पूर्णपणे भिन्न आणि अत्यंत जटिल आहे.

प्रक्रिया तंत्रज्ञानाची योग्य निवड, सूत्रांची तर्कसंगत रचना, उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर कडक नियंत्रण आणि उत्पादनात योग्य घट यासाठी विविध सांद्रता, चक्रवाढ गुणोत्तर, कातरण्याचे दर, तापमान इत्यादी अंतर्गत कंपाउंडिंग प्रणालीचे rheological गुणधर्म समजून घेणे खूप महत्त्वाचे आहे. ऊर्जा वापर. [३०९]. उदाहरणार्थ, तापमान-संवेदनशील सामग्रीसाठी, तापमान समायोजित करून सामग्रीची चिकटपणा बदलली जाऊ शकते. आणि प्रक्रिया कामगिरी सुधारण्यासाठी; सामग्रीचे कातरणे पातळ करण्याचे क्षेत्र समजून घ्या, सामग्रीची प्रक्रिया कार्यप्रदर्शन नियंत्रित करण्यासाठी योग्य कातरणे दर निवडा आणि उत्पादन कार्यक्षमता सुधारा.

1.4.3 कंपाऊंडच्या rheological गुणधर्मांवर परिणाम करणारे घटक

1.4.3.1 रचना

भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म आणि कंपाऊंड सिस्टमची अंतर्गत रचना हे प्रत्येक घटकाच्या गुणधर्मांच्या एकत्रित योगदानाचे आणि घटकांमधील परस्परसंवादाचे सर्वसमावेशक प्रतिबिंब आहे. म्हणून, प्रत्येक घटकाच्या भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांची स्वतःच कंपाऊंड सिस्टममध्ये निर्णायक भूमिका असते. वेगवेगळ्या पॉलिमरमधील सुसंगततेची डिग्री मोठ्या प्रमाणात बदलते, काही खूप सुसंगत असतात आणि काही जवळजवळ पूर्णपणे विसंगत असतात.

1.4.3.2 कंपाऊंड सिस्टमचे गुणोत्तर

पॉलिमर कंपाऊंड सिस्टीमची व्हिस्कोइलास्टिकिटी आणि यांत्रिक गुणधर्म कंपाऊंड रेशोच्या बदलासह लक्षणीय बदलतील. याचे कारण असे की कंपाऊंड गुणोत्तर कंपाऊंड सिस्टममध्ये प्रत्येक घटकाचे योगदान निर्धारित करते आणि प्रत्येक घटकावर देखील परिणाम करते. परस्परसंवाद आणि फेज वितरण. Xie Yajie et al. chitosan/hydroxypropyl सेल्युलोजचा अभ्यास केला आणि असे आढळले की हायड्रॉक्सीप्रोपील सेल्युलोज सामग्री [318] च्या वाढीसह कंपाऊंडची चिकटपणा लक्षणीयरीत्या वाढली आहे. झांग यायुआन आणि इतर. xanthan गम आणि कॉर्न स्टार्चच्या कॉम्प्लेक्सचा अभ्यास केला आणि असे आढळले की जेव्हा xanthan गमचे गुणोत्तर 10% होते, तेव्हा कॉम्प्लेक्स सिस्टमचा सुसंगतता गुणांक, उत्पन्नाचा ताण आणि द्रव निर्देशांक लक्षणीय वाढला. अर्थात [३१९].

1.4.3.3 कातरणे दर

बहुतेक पॉलिमर द्रव हे स्यूडोप्लास्टिक द्रव असतात, जे न्यूटनच्या प्रवाहाच्या नियमाशी जुळत नाहीत. मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे स्निग्धता मूलतः कमी कातरण अंतर्गत अपरिवर्तित आहे, आणि कातरणे दर [३०८, ३२०] वाढल्याने चिकटपणा झपाट्याने कमी होतो. पॉलिमर द्रवाचा प्रवाह वक्र ढोबळमानाने तीन प्रदेशांमध्ये विभागला जाऊ शकतो: कमी कातरणारा न्यूटोनियन प्रदेश, कातरणे पातळ करणारा प्रदेश आणि उच्च कातरण स्थिरता प्रदेश. जेव्हा कातरण दर शून्याकडे झुकतो तेव्हा ताण आणि ताण रेखीय होतात आणि द्रवाचे प्रवाह वर्तन न्यूटोनियन द्रवपदार्थासारखे असते. यावेळी, स्निग्धता एका विशिष्ट मूल्याकडे झुकते, ज्याला शून्य-शिअर व्हिस्कोसिटी η0 म्हणतात. η0 सामग्रीचा जास्तीत जास्त विश्रांतीचा काळ प्रतिबिंबित करतो आणि पॉलिमर सामग्रीचा एक महत्त्वाचा मापदंड आहे, जो पॉलिमरचे सरासरी आण्विक वजन आणि चिकट प्रवाहाच्या सक्रियतेशी संबंधित आहे. कातरणे पातळ होण्याच्या झोनमध्ये, कातरण दर वाढल्याने स्निग्धता हळूहळू कमी होत जाते आणि "शिअर थिनिंग" ची घटना घडते. हा झोन पॉलिमर सामग्रीच्या प्रक्रियेत एक विशिष्ट प्रवाह क्षेत्र आहे. उच्च कातरण स्थिरता प्रदेशात, कातरण्याचे प्रमाण सतत वाढत असताना, स्निग्धता दुसऱ्या स्थिरतेकडे झुकते, अनंत कातरण स्निग्धता η∞, परंतु या प्रदेशापर्यंत पोहोचणे सहसा कठीण असते.

1.4.3.4 तापमान

तापमान थेट रेणूंच्या यादृच्छिक थर्मल गतीच्या तीव्रतेवर परिणाम करते, जे प्रसार, आण्विक साखळी अभिमुखता आणि अडकणे यासारख्या आंतरआण्विक परस्परसंवादांवर लक्षणीय परिणाम करू शकते. सर्वसाधारणपणे, पॉलिमर सामग्रीच्या प्रवाहादरम्यान, आण्विक साखळ्यांची हालचाल विभागांमध्ये केली जाते; जसजसे तापमान वाढते तसतसे फ्री व्हॉल्यूम वाढते आणि सेगमेंट्सचा प्रवाह प्रतिरोध कमी होतो, त्यामुळे स्निग्धता कमी होते. तथापि, काही पॉलिमरसाठी, जसजसे तापमान वाढते तसतसे, साखळ्यांमध्ये हायड्रोफोबिक संबंध निर्माण होतो, त्यामुळे त्याऐवजी स्निग्धता वाढते.

विविध पॉलिमरची तापमानास संवेदनशीलता भिन्न प्रमाणात असते आणि त्याच उच्च पॉलिमरचा वेगवेगळ्या तापमान श्रेणींमध्ये त्याच्या यंत्रणेच्या कार्यक्षमतेवर भिन्न प्रभाव असतो.

1.5 या विषयाचे संशोधनाचे महत्त्व, संशोधनाचा उद्देश आणि संशोधन सामग्री

1.5.1 संशोधन महत्त्व

जरी एचपीएमसी ही खाद्य आणि औषधी क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणात वापरली जाणारी सुरक्षित आणि खाद्य सामग्री असली तरी, त्यात चांगली फिल्म तयार करणे, विखुरणे, घट्ट करणे आणि स्थिरीकरण गुणधर्म आहेत. एचपीएमसी फिल्ममध्ये चांगली पारदर्शकता, तेल अडथळा गुणधर्म आणि यांत्रिक गुणधर्म देखील आहेत. तथापि, त्याची उच्च किंमत (सुमारे 100,000/टन) त्याच्या विस्तृत अनुप्रयोगास मर्यादित करते, अगदी कॅप्सूलसारख्या उच्च-मूल्याच्या फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगांमध्ये देखील. याव्यतिरिक्त, एचपीएमसी हे थर्मली प्रेरित जेल आहे, जे कमी तापमानात कमी स्निग्धता असलेल्या सोल्युशन अवस्थेत अस्तित्वात आहे आणि उच्च तापमानात ते चिकट घन सदृश जेल तयार करू शकते, म्हणून कोटिंग, फवारणी आणि बुडविणे यासारख्या प्रक्रिया प्रक्रिया करणे आवश्यक आहे. उच्च तापमानात बाहेर, परिणामी उच्च उत्पादन ऊर्जा वापर आणि उच्च उत्पादन खर्च. कमी तापमानात HPMC ची कमी स्निग्धता आणि जेलची ताकद यांसारखे गुणधर्म अनेक अनुप्रयोगांमध्ये HPMC ची प्रक्रियाक्षमता कमी करतात.

याउलट, HPS ही एक स्वस्त (सुमारे 20,000/टन) खाद्य सामग्री आहे जी अन्न आणि औषधांच्या क्षेत्रात देखील मोठ्या प्रमाणात वापरली जाते. HPMC इतके महाग असण्याचे कारण म्हणजे HPMC तयार करण्यासाठी वापरलेला कच्चा माल सेल्युलोज HPS तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या कच्च्या मालाच्या स्टार्चपेक्षा जास्त महाग असतो. याशिवाय, एचपीएमसीला हायड्रॉक्सीप्रोपील आणि मेथॉक्सी या दोन घटकांसह कलम केले जाते. परिणामी, तयारीची प्रक्रिया खूप क्लिष्ट आहे, म्हणून HPMC ची किंमत HPS पेक्षा खूप जास्त आहे. या प्रकल्पामुळे काही महागड्या HPMCs कमी किमतीच्या HPS ने बदलण्याची आणि समान कार्ये कायम ठेवण्याच्या आधारावर उत्पादनाची किंमत कमी करण्याची आशा आहे.

याव्यतिरिक्त, एचपीएस एक कोल्ड जेल आहे, जो कमी तापमानात व्हिस्कोइलास्टिक जेल स्थितीत असतो आणि उच्च तापमानात वाहते द्रावण तयार करतो. म्हणून, HPMC मध्ये HPS जोडल्याने HPMC चे जेल तापमान कमी होऊ शकते आणि कमी तापमानात त्याची चिकटपणा वाढू शकतो. आणि जेलची ताकद, कमी तापमानात त्याची प्रक्रियाक्षमता सुधारते. शिवाय, HPS खाद्य फिल्ममध्ये चांगले ऑक्सिजन अवरोध गुणधर्म आहेत, म्हणून HPS HPMC मध्ये जोडल्याने खाद्य फिल्मच्या ऑक्सिजन अडथळा गुणधर्मांमध्ये सुधारणा होऊ शकते.

सारांश, एचपीएमसी आणि एचपीएसचे संयोजन: प्रथम, त्याचे महत्त्वपूर्ण सैद्धांतिक महत्त्व आहे. HPMC एक गरम जेल आहे, आणि HPS एक थंड जेल आहे. दोघांचे मिश्रण करून, सैद्धांतिकदृष्ट्या गरम आणि थंड जेल दरम्यान एक संक्रमण बिंदू आहे. एचपीएमसी/एचपीएस कोल्ड आणि हॉट जेल कंपाऊंड सिस्टमची स्थापना आणि त्याची यंत्रणा संशोधन या प्रकारच्या थंड आणि गरम रिव्हर्स्ड-फेज जेल कंपाऊंड सिस्टमच्या संशोधनासाठी एक नवीन मार्ग प्रदान करू शकते, स्थापित सैद्धांतिक मार्गदर्शन. दुसरे म्हणजे, ते उत्पादन खर्च कमी करू शकते आणि उत्पादनाचा नफा सुधारू शकतो. एचपीएस आणि एचपीएमसीच्या संयोजनाद्वारे, कच्चा माल आणि उत्पादन ऊर्जा वापराच्या दृष्टीने उत्पादन खर्च कमी केला जाऊ शकतो आणि उत्पादनाच्या नफ्यात मोठ्या प्रमाणात सुधारणा केली जाऊ शकते. तिसरे म्हणजे, ते प्रक्रिया कार्यप्रदर्शन सुधारू शकते आणि अनुप्रयोग विस्तृत करू शकते. HPS ची जोडणी कमी तापमानात HPMC ची एकाग्रता आणि जेल सामर्थ्य वाढवू शकते आणि कमी तापमानात त्याची प्रक्रिया कार्यक्षमता सुधारू शकते. याव्यतिरिक्त, उत्पादनाची कार्यक्षमता सुधारली जाऊ शकते. एचपीएमसी/एचपीएसची खाद्य संमिश्र फिल्म तयार करण्यासाठी एचपीएस जोडून, ​​खाद्य फिल्मचे ऑक्सिजन अवरोध गुणधर्म सुधारले जाऊ शकतात.

पॉलिमर कंपाऊंड सिस्टमची सुसंगतता थेट सूक्ष्म आकारविज्ञान आणि कंपाऊंडचे सर्वसमावेशक गुणधर्म, विशेषतः यांत्रिक गुणधर्म निर्धारित करू शकते. म्हणून, HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टमच्या सुसंगततेचा अभ्यास करणे फार महत्वाचे आहे. एचपीएमसी आणि एचपीएस दोन्ही हायड्रोफिलिक पॉलिसेकेराइड्स आहेत ज्यात समान स्ट्रक्चरल युनिट-ग्लूकोज आहे आणि त्याच फंक्शनल ग्रुप हायड्रॉक्सीप्रोपाइलने सुधारित केले आहे, ज्यामुळे एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टमची सुसंगतता मोठ्या प्रमाणात सुधारते. तथापि, HPMC एक कोल्ड जेल आहे आणि HPS एक हॉट जेल आहे, आणि दोघांच्या उलट जेल वर्तनामुळे HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीमच्या फेज सेपरेशनची घटना घडते. सारांश, HPMC/HPS कोल्ड-हॉट जेल कंपोझिट सिस्टीमचे फेज मॉर्फोलॉजी आणि फेज ट्रान्झिशन बरेच क्लिष्ट आहेत, त्यामुळे या सिस्टीमची सुसंगतता आणि फेज वेगळे करणे खूप मनोरंजक असेल.

पॉलिमर कॉम्प्लेक्स सिस्टमची आकृतिशास्त्रीय रचना आणि rheological वर्तन एकमेकांशी संबंधित आहेत. एकीकडे, प्रक्रियेदरम्यान rheological वर्तनाचा प्रणालीच्या मॉर्फोलॉजिकल संरचनेवर मोठा प्रभाव पडेल; दुसरीकडे, प्रणालीचे rheological वर्तन प्रणालीच्या मॉर्फोलॉजिकल रचनेतील बदल अचूकपणे प्रतिबिंबित करू शकते. म्हणून, उत्पादन, प्रक्रिया आणि गुणवत्ता नियंत्रणासाठी मार्गदर्शन करण्यासाठी HPMC/HPS कंपाऊंड प्रणालीच्या rheological गुणधर्मांचा अभ्यास करणे खूप महत्वाचे आहे.

HPMC/HPS कोल्ड आणि हॉट जेल कंपाऊंड सिस्टीमची आकृतिबंध रचना, सुसंगतता आणि रिओलॉजी यासारखे मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म डायनॅमिक आहेत आणि सोल्यूशन एकाग्रता, कंपाउंडिंग रेशो, कातरणे दर आणि तापमान यासारख्या घटकांच्या मालिकेने प्रभावित होतात. सूक्ष्म आकृतिशास्त्रीय रचना आणि संमिश्र प्रणालीचे मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म यांच्यातील संबंध संमिश्र प्रणालीची आकृतिशास्त्रीय रचना आणि सुसंगतता नियंत्रित करून नियंत्रित केले जाऊ शकतात.

१.५.२ संशोधनाचा उद्देश

HPMC/HPS कोल्ड आणि हॉट रिव्हर्स्ड-फेज जेल कंपाऊंड सिस्टीम तयार करण्यात आली, त्याच्या rheological गुणधर्मांचा अभ्यास करण्यात आला आणि घटकांच्या भौतिक आणि रासायनिक संरचनेचे परिणाम, चक्रवाढ गुणोत्तर आणि प्रणालीच्या rheological गुणधर्मांवर प्रक्रिया परिस्थिती शोधण्यात आली. HPMC/HPS ची खाद्य संमिश्र फिल्म तयार केली गेली, आणि चित्रपटाचे यांत्रिक गुणधर्म, हवा पारगम्यता आणि ऑप्टिकल गुणधर्म यासारख्या मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांचा अभ्यास केला गेला आणि प्रभाव पाडणारे घटक आणि कायदे शोधले गेले. HPMC/HPS कोल्ड आणि हॉट रिव्हर्स्ड-फेज जेल कॉम्प्लेक्स सिस्टीमचे फेज संक्रमण, सुसंगतता आणि फेज विभक्ततेचा पद्धतशीरपणे अभ्यास करा, त्याचे परिणामकारक घटक आणि यंत्रणा एक्सप्लोर करा आणि सूक्ष्म आकारविज्ञान संरचना आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांमधील संबंध स्थापित करा. संमिश्र सामग्रीचे गुणधर्म नियंत्रित करण्यासाठी संमिश्र प्रणालीची आकृतिशास्त्रीय रचना आणि अनुकूलता वापरली जाते.

1.5.3 संशोधन सामग्री

अपेक्षित संशोधन उद्देश साध्य करण्यासाठी, हा पेपर खालील संशोधन करेल:

(१) एचपीएमसी/एचपीएस कोल्ड आणि हॉट रिव्हर्स्ड-फेज जेल कंपाऊंड सिस्टम तयार करा आणि कंपाऊंड सोल्युशनच्या रिओलॉजिकल गुणधर्मांचा अभ्यास करण्यासाठी रिओमीटर वापरा, विशेषत: एकाग्रता, कंपाऊंडिंग रेशो आणि शीअर रेटचे स्निग्धता आणि प्रवाह निर्देशांकावर होणारे परिणाम. कंपाऊंड प्रणाली. थिक्सोट्रॉपी आणि थिक्सोट्रॉपी सारख्या रिओलॉजिकल गुणधर्मांचा प्रभाव आणि नियम तपासले गेले आणि थंड आणि गरम मिश्रित जेलच्या निर्मितीची यंत्रणा प्राथमिकपणे शोधली गेली.

(2) HPMC/HPS खाद्य संमिश्र फिल्म तयार करण्यात आली आणि प्रत्येक घटकाच्या अंतर्भूत गुणधर्मांच्या प्रभावाचा आणि संमिश्र फिल्मच्या सूक्ष्म आकारविज्ञानावरील रचना गुणोत्तराचा अभ्यास करण्यासाठी स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक वापरण्यात आला; यांत्रिक गुणधर्म परीक्षक प्रत्येक घटकाच्या अंतर्निहित गुणधर्मांचा अभ्यास करण्यासाठी वापरला गेला, संमिश्र चित्रपटाची रचना संमिश्र चित्रपटाच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर गुणोत्तर आणि पर्यावरणीय सापेक्ष आर्द्रतेचा प्रभाव; ऑक्सिजन ट्रांसमिशन रेट टेस्टर आणि यूव्ही-व्हिस स्पेक्ट्रोफोटोमीटरचा वापर घटकांच्या अंतर्निहित गुणधर्मांच्या प्रभावाचा अभ्यास करण्यासाठी आणि मिश्रित फिल्मच्या ऑक्सिजन आणि प्रकाश संप्रेषण गुणधर्मांवरील कंपाऊंड गुणोत्तराचा अभ्यास करण्यासाठी एचपीएमसी/एचपीएस शीत-संसर्गाची सुसंगतता आणि फेज वेगळे करणे इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी, थर्मोग्राविमेट्रिक विश्लेषण आणि डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल विश्लेषण स्कॅन करून हॉट इनव्हर्स जेल कंपोझिट सिस्टमचा अभ्यास केला गेला.

(3) एचपीएमसी/एचपीएस कोल्ड-हॉट इनव्हर्स जेल कंपोझिट सिस्टमच्या सूक्ष्म आकारविज्ञान आणि यांत्रिक गुणधर्मांमधील संबंध स्थापित केला गेला. HPMC/HPS ची खाद्य संमिश्र फिल्म तयार केली गेली, आणि नमुन्याच्या फेज वितरण आणि फेज संक्रमणावरील कंपाऊंड एकाग्रता आणि कंपाऊंड गुणोत्तराचा प्रभाव ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप आणि आयोडीन डाईंग पद्धतीद्वारे अभ्यासला गेला; नमुन्यांचे यांत्रिक गुणधर्म आणि प्रकाश संप्रेषण गुणधर्मांवर कंपाऊंड एकाग्रता आणि कंपाऊंड गुणोत्तराचा प्रभाव नियम स्थापित केला गेला. एचपीएमसी/एचपीएस कोल्ड-हॉट इनव्हर्स जेल कंपोझिट सिस्टमच्या मायक्रोस्ट्रक्चर आणि यांत्रिक गुणधर्मांमधील संबंध तपासण्यात आला.

(4) HPS प्रतिस्थापन पदवीचे rheological गुणधर्म आणि HPMC/HPS कोल्ड-हॉट रिव्हर्स्ड-फेज जेल कंपोझिट सिस्टमच्या जेल गुणधर्मांवर प्रभाव. HPS प्रतिस्थापन पदवी, कातरणे दर आणि कंपाऊंड सिस्टमच्या स्निग्धता आणि इतर रिओलॉजिकल गुणधर्मांवर तापमान, तसेच जेल संक्रमण बिंदू, मॉड्यूलस वारंवारता अवलंबन आणि इतर जेल गुणधर्म आणि त्यांचे नियम रियोमीटर वापरून अभ्यासले गेले. आयोडीन स्टेनिंगद्वारे नमुन्यांचे तापमान-अवलंबित फेज वितरण आणि फेज संक्रमणाचा अभ्यास केला गेला आणि एचपीएमसी/एचपीएस कोल्ड-हॉट रिव्हर्स्ड-फेज जेल कॉम्प्लेक्स सिस्टमची जेलेशन यंत्रणा वर्णन केली गेली.

(5) मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांवर HPS च्या रासायनिक संरचना बदलाचे परिणाम आणि HPMC/HPS कोल्ड-हॉट रिव्हर्स्ड-फेज जेल कंपोझिट सिस्टमची सुसंगतता. HPMC/HPS ची खाद्य संमिश्र फिल्म तयार केली गेली आणि संमिश्र फिल्मच्या क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि मायक्रो-डोमेन स्ट्रक्चरवर HPS हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापन पदवीचा प्रभाव सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन स्मॉल-एंगल एक्स-रे स्कॅटरिंग तंत्रज्ञानाद्वारे अभ्यासला गेला. संमिश्र झिल्लीच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापन पदवीच्या प्रभाव कायद्याचा यांत्रिक गुणधर्म परीक्षकाने अभ्यास केला; संमिश्र झिल्लीच्या ऑक्सिजन पारगम्यतेवर एचपीएस प्रतिस्थापन पदवीचा प्रभाव कायदा ऑक्सिजन पारगम्यता परीक्षकाद्वारे अभ्यासला गेला; एचपीएमसी/एचपीएस कंपोझिट फिल्म्सच्या थर्मल स्थिरतेवर ग्रुप प्रतिस्थापन पदवीचा एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रभाव.

धडा 2 एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमचा रिओलॉजिकल अभ्यास

नैसर्गिक पॉलिमर-आधारित खाद्य चित्रपट तुलनेने सोप्या ओल्या पद्धतीने तयार केले जाऊ शकतात [३२१]. प्रथम, पॉलिमर द्रव अवस्थेत विरघळला जातो किंवा विरघळला जातो ज्यामुळे खाद्यपदार्थ तयार होणारे द्रव किंवा फिल्म-फॉर्मिंग सस्पेंशन तयार केले जाते आणि नंतर सॉल्व्हेंट काढून केंद्रित केले जाते. येथे, ऑपरेशन सामान्यतः किंचित जास्त तापमानात कोरडे करून केले जाते. या प्रक्रियेचा वापर सामान्यत: प्रीपॅकेज केलेल्या खाद्य चित्रपटांच्या निर्मितीसाठी केला जातो किंवा उत्पादनास थेट फिल्म-फॉर्मिंग सोल्यूशनने डिपिंग, ब्रशिंग किंवा फवारणीद्वारे कोट करण्यासाठी वापरला जातो. खाद्य चित्रपट प्रक्रियेच्या रचनेसाठी फिल्म-फॉर्मिंग लिक्विडचा अचूक रिओलॉजिकल डेटा प्राप्त करणे आवश्यक आहे, जे खाद्य पॅकेजिंग फिल्म आणि कोटिंग्ज [३२२] च्या उत्पादन गुणवत्ता नियंत्रणासाठी खूप महत्वाचे आहे.

HPMC हे थर्मल ॲडेसिव्ह आहे, जे उच्च तापमानात जेल बनवते आणि कमी तापमानात सोल्युशन अवस्थेत असते. ही थर्मल जेल गुणधर्म कमी तापमानात त्याची स्निग्धता खूप कमी करते, जी डिपिंग, ब्रशिंग आणि डिपिंग यांसारख्या विशिष्ट उत्पादन प्रक्रियेसाठी अनुकूल नसते. ऑपरेशन, परिणामी कमी तापमानात खराब प्रक्रियाक्षमता. याउलट, एचपीएस एक थंड जेल आहे, कमी तापमानात एक चिकट जेल स्थिती आणि उच्च तापमान. कमी स्निग्धता समाधान स्थिती. म्हणून, या दोघांच्या संयोगाने, HPMC चे rheological गुणधर्म जसे की कमी तापमानात स्निग्धता ठराविक मर्यादेपर्यंत संतुलित केली जाऊ शकते.

हा धडा HPMC/HPS कोल्ड-हॉट इनव्हर्स जेल कंपाऊंड सिस्टीमच्या शून्य-शिअर व्हिस्कोसिटी, फ्लो इंडेक्स आणि थिक्सोट्रॉपी यांसारख्या रिओलॉजिकल गुणधर्मांवरील सोल्यूशन एकाग्रता, चक्रवाढ गुणोत्तर आणि तापमानाच्या प्रभावांवर केंद्रित आहे. संयुग प्रणालीच्या सुसंगततेची प्राथमिक चर्चा करण्यासाठी अतिरिक्त नियम वापरला जातो.

२.२ प्रायोगिक पद्धत

2.2.1 HPMC/HPS कंपाऊंड द्रावण तयार करणे

प्रथम HPMC आणि HPS कोरड्या पावडरचे वजन करा आणि 15% (w/w) एकाग्रता आणि 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10 च्या भिन्न गुणोत्तरानुसार मिसळा; नंतर 70 डिग्री सेल्सियस पाण्यात घाला, एचपीएमसी पूर्णपणे विखुरण्यासाठी 120 आरपीएम/मिनिट वेगाने 30 मिनिटे ढवळत राहा; नंतर द्रावण 95 डिग्री सेल्सिअसच्या वर गरम करा, एचपीएस पूर्णपणे जिलेटिनाइज करण्यासाठी त्याच वेगाने 1 तास वेगाने ढवळत राहा; जिलेटिनायझेशन पूर्ण झाले त्यानंतर, द्रावणाचे तापमान झपाट्याने ७० डिग्री सेल्सिअसपर्यंत कमी केले गेले आणि एचपीएमसी ८० आरपीएम/मिनिट या मंद गतीने ४० मिनिटांसाठी ढवळून पूर्णपणे विरघळले. (या लेखातील सर्व w/w आहेत: नमुना/एकूण द्रावण वस्तुमानाचे कोरडे आधार वस्तुमान).

2.2.2 HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीमचे Rheological गुणधर्म

2.2.2.1 rheological विश्लेषण तत्त्व

रोटेशनल रिओमीटर वर आणि खाली समांतर क्लॅम्प्सच्या जोडीने सुसज्ज आहे आणि क्लॅम्प्समधील सापेक्ष गतीद्वारे साधे शिअर फ्लो लक्षात येऊ शकतात. रिओमीटरची चाचणी स्टेप मोड, फ्लो मोड आणि ऑसिलेशन मोडमध्ये केली जाऊ शकते: स्टेप मोडमध्ये, रिओमीटर नमुन्यावर क्षणिक ताण लागू करू शकतो, जो मुख्यतः नमुन्याचा क्षणिक वैशिष्ट्यपूर्ण प्रतिसाद आणि स्थिर-स्थिती वेळ तपासण्यासाठी वापरला जातो. मूल्यांकन आणि viscoelastic प्रतिसाद जसे की तणाव विश्रांती, रांगणे आणि पुनर्प्राप्ती; फ्लो मोडमध्ये, रिओमीटर नमुन्यावर रेखीय ताण लागू करू शकतो, ज्याचा उपयोग मुख्यतः शिअर रेटवरील नमुन्याच्या चिकटपणाचे अवलंबित्व आणि तापमान आणि थिक्सोट्रॉपीवर चिकटपणाचे अवलंबित्व तपासण्यासाठी केला जातो; दोलन मोडमध्ये, रिओमीटर सायनसॉइडल अल्टरनेटिंग ऑसीलेटिंग ताण निर्माण करू शकतो, जो मुख्यत्वे रेखीय व्हिस्कोइलास्टिक प्रदेश, थर्मल स्थिरता मूल्यांकन आणि नमुन्याचे जेलेशन तापमान निश्चित करण्यासाठी वापरला जातो.

2.2.2.2 फ्लो मोड चाचणी पद्धत

40 मिमी व्यासासह समांतर प्लेट फिक्स्चर वापरण्यात आले आणि प्लेटमधील अंतर 0.5 मिमीवर सेट केले गेले.

1. काळानुसार स्निग्धता बदलते. चाचणी तापमान 25 °C होते, कातरणे दर 800 s-1 होते आणि चाचणीची वेळ 2500 s होती.

2. स्निग्धता कातरणे दरानुसार बदलते. चाचणी तापमान 25 °C, प्री-शिअर रेट 800 s-1, प्री-शिअर वेळ 1000 s; कातरणे दर 10²-10³s.

कातरणे ताण (τ ) आणि कातरणे दर (γ) ऑस्टवाल्ड-डे वेले पॉवर कायद्याचे पालन करतात:

̇τ=K.γ n (2-1)

जेथे τ कातरणे ताण आहे, Pa;

γ हा कातरणे दर आहे, s-1;

n हा तरलता निर्देशांक आहे;

K हा स्निग्धता गुणांक आहे, Pa·sn.

स्निग्धता दरम्यान संबंध (ŋ) पॉलिमर सोल्यूशन आणि कातरणे दर (γ) कॅरेन मॉड्यूलसद्वारे बसवले जाऊ शकतात:

त्यापैकी,ŋ0कातरणे चिकटपणा, Pa s;

ŋ∞अनंत कातरणे स्निग्धता आहे, Pa s;

λ हा विश्रांतीचा काळ आहे, s;

n हा कातरणे पातळ करणारा निर्देशांक आहे;

3. थ्री-स्टेज थिक्सोट्रॉपी चाचणी पद्धत. चाचणी तापमान 25 °C, a. स्थिर अवस्था, कातरणे दर 1 s-1 आहे, आणि चाचणी वेळ 50 s आहे; b कातरणे स्टेज, कातरणे दर 1000 s-1 आहे, आणि चाचणी वेळ 20 s आहे; c संरचना पुनर्प्राप्ती प्रक्रिया, कातरणे दर 1 s-1 आहे आणि चाचणी वेळ 250 s आहे.

संरचना पुनर्प्राप्तीच्या प्रक्रियेत, वेगवेगळ्या पुनर्प्राप्ती वेळेनंतर संरचनेची पुनर्प्राप्ती पदवी चिकटपणाच्या पुनर्प्राप्ती दराद्वारे व्यक्त केली जाते:

DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100%

त्यापैकी,ŋt ही स्ट्रक्चरल रिकव्हरी वेळेची चिकटपणा आहे ts, Pa s;

hŋपहिल्या टप्प्याच्या शेवटी चिकटपणा आहे, Pa s.

2.3 परिणाम आणि चर्चा

2.3.1 कंपाऊंड सिस्टमच्या rheological गुणधर्मांवर कातरणे वेळेचा प्रभाव

सतत कातरण्याच्या दराने, स्पष्ट चिकटपणा वाढत्या कातरण्याच्या वेळेसह भिन्न ट्रेंड दर्शवू शकतो. आकृती 2-1 एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीममध्ये व्हिस्कोसिटी विरूद्ध वेळेची विशिष्ट वक्र दाखवते. आकृतीवरून हे पाहिले जाऊ शकते की कातरण्याच्या वेळेच्या विस्तारासह, स्पष्ट चिकटपणा सतत कमी होत जातो. जेव्हा कातरण्याची वेळ सुमारे 500 s पर्यंत पोहोचते, तेव्हा स्निग्धता स्थिर स्थितीत पोहोचते, जे सूचित करते की हाय-स्पीड शीअरिंग अंतर्गत कंपाऊंड सिस्टमच्या चिकटपणाचे विशिष्ट मूल्य आहे. वेळेचे अवलंबन, म्हणजेच थिक्सोट्रॉपी एका विशिष्ट कालावधीत प्रदर्शित होते.

म्हणून, कातरणे दरासह कंपाऊंड प्रणालीच्या स्निग्धतेच्या भिन्नता कायद्याचा अभ्यास करताना, वास्तविक स्थिर-स्थिती कातरणे चाचणीपूर्वी, कंपाऊंड प्रणालीवरील थिक्सोट्रॉपीचा प्रभाव दूर करण्यासाठी उच्च-गती प्री-शिअरिंगचा विशिष्ट कालावधी आवश्यक आहे. . अशा प्रकारे, एकल घटक म्हणून कातरणे दरासह स्निग्धता भिन्नतेचा नियम प्राप्त होतो. या प्रयोगात, सर्व नमुन्यांची स्निग्धता 1000 s पूर्वी 800 1/s च्या उच्च शिअर दराने स्थिर स्थितीत पोहोचली, जी येथे प्लॉट केलेली नाही. म्हणून, भविष्यातील प्रायोगिक डिझाइनमध्ये, सर्व नमुन्यांचा थिक्सोट्रॉपीचा प्रभाव दूर करण्यासाठी 800 1/s च्या उच्च शिअर दराने 1000 s साठी प्री-शिअरिंगचा अवलंब करण्यात आला.

2.3.2 कंपाऊंड सिस्टमच्या rheological गुणधर्मांवर एकाग्रतेचा प्रभाव

सामान्यतः, पॉलिमर द्रावणांची चिकटपणा द्रावणाच्या एकाग्रतेच्या वाढीसह वाढते. आकृती 2-2 HPMC/HPS फॉर्म्युलेशनच्या व्हिस्कोसिटीच्या शिअर रेट अवलंबनावर एकाग्रतेचा प्रभाव दर्शविते. आकृतीवरून, आपण पाहू शकतो की समान कातरणे दराने, द्रावणाच्या एकाग्रतेच्या वाढीसह कंपाऊंड सिस्टमची चिकटपणा हळूहळू वाढते. वेगवेगळ्या एकाग्रतेसह एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सोल्यूशन्सची स्निग्धता हळूहळू कातरण्याच्या दराच्या वाढीसह कमी होत गेली, स्पष्ट कातरण पातळ होण्याची घटना दर्शविते, ज्याने सूचित केले की भिन्न सांद्रता असलेले कंपाऊंड द्रावण स्यूडोप्लास्टिक द्रवपदार्थांचे होते. तथापि, द्रावणाच्या एकाग्रतेच्या बदलासह स्निग्धतेचे कातरणे दर अवलंबित्वाने भिन्न प्रवृत्ती दर्शविली. जेव्हा द्रावणाची एकाग्रता कमी असते, तेव्हा संमिश्र द्रावणाची कातरणे पातळ होण्याची घटना लहान असते; सोल्यूशनच्या एकाग्रतेच्या वाढीसह, मिश्रित द्रावणाची कातरणे पातळ होण्याची घटना अधिक स्पष्ट होते.

2.3.2.1 कंपाऊंड प्रणालीच्या शून्य कातरणे चिकटपणावर एकाग्रतेचा प्रभाव

विविध सांद्रतांवरील कंपाऊंड सिस्टीमचे व्हिस्कोसिटी-शिअर रेट वक्र कॅरेन मॉडेलद्वारे बसवले गेले आणि कंपाऊंड सोल्यूशनची शून्य-शिअर व्हिस्कोसिटी एक्स्ट्रापोलेट करण्यात आली (0.9960 <R₂< 0.9997). कंपाऊंड सोल्युशनच्या चिकटपणावर एकाग्रतेचा परिणाम शून्य कातरणे चिकटपणा आणि एकाग्रता यांच्यातील संबंधांचा अभ्यास करून पुढील अभ्यास केला जाऊ शकतो. आकृती 2-3 वरून, हे पाहिले जाऊ शकते की शून्य-कातरणे चिकटपणा आणि कंपाऊंड सोल्यूशनची एकाग्रता यांच्यातील संबंध शक्ती नियमानुसार आहे:

जेथे k आणि m स्थिरांक आहेत.

दुहेरी लॉगरिदमिक समन्वयामध्ये, उतार m च्या विशालतेवर अवलंबून, हे पाहिले जाऊ शकते की एकाग्रतेवरील अवलंबित्व दोन भिन्न ट्रेंड सादर करते. डिओ-एडवर्ड्सच्या सिद्धांतानुसार, कमी एकाग्रतेमध्ये, उतार जास्त असतो (m = 11.9, R2 = 0.9942), जो सौम्य द्रावणाशी संबंधित आहे; उच्च एकाग्रता असताना, उतार तुलनेने कमी असतो (m = 2.8, R2 = 0.9822), जे उप-केंद्रित द्रावणाशी संबंधित आहे. म्हणून, या दोन क्षेत्रांच्या जंक्शनद्वारे कंपाऊंड सिस्टमची गंभीर एकाग्रता C* 8% असल्याचे निर्धारित केले जाऊ शकते. सोल्युशनमधील पॉलिमरची विविध अवस्था आणि सांद्रता यांच्यातील समान संबंधानुसार, आकृती 2-3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, कमी तापमानाच्या द्रावणात HPMC/HPS कंपाऊंड प्रणालीचे आण्विक राज्य मॉडेल प्रस्तावित केले आहे.

एचपीएस हे कोल्ड जेल आहे, ते कमी तापमानात जेल स्टेट आहे आणि उच्च तापमानात ते सोल्युशन स्टेट आहे. चाचणी तपमानावर (25 °C), HPS एक जेल स्थिती आहे, आकृतीमध्ये निळ्या नेटवर्क क्षेत्रामध्ये दर्शविल्याप्रमाणे; याउलट, HPMC एक गरम जेल आहे, चाचणी तापमानात, ते लाल रेषेच्या रेणूमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे द्रावण स्थितीत आहे.

C < C* च्या सौम्य सोल्युशनमध्ये, HPMC आण्विक साखळ्या प्रामुख्याने स्वतंत्र साखळी संरचना म्हणून अस्तित्वात असतात आणि वगळलेले खंड साखळ्यांना एकमेकांपासून वेगळे करतात; शिवाय, HPS जेल फेज काही HPMC रेणूंशी संवाद साधून संपूर्ण तयार होतो. आकृती 2-2a मध्ये दाखवल्याप्रमाणे फॉर्म आणि HPMC स्वतंत्र आण्विक साखळी एकमेकांपासून स्वतंत्रपणे अस्तित्वात आहेत.

वाढत्या एकाग्रतेसह, स्वतंत्र आण्विक साखळी आणि फेज क्षेत्रांमधील अंतर हळूहळू कमी होत गेले. जेव्हा गंभीर एकाग्रता C* गाठली जाते, तेव्हा HPS जेल टप्प्याशी संवाद साधणारे HPMC रेणू हळूहळू वाढतात आणि स्वतंत्र HPMC आण्विक साखळ्या एकमेकांशी जोडू लागतात, HPS फेज जेल केंद्र म्हणून तयार करतात आणि HPMC आण्विक साखळ्या एकमेकांशी जोडल्या जातात. आणि एकमेकांशी जोडलेले. मायक्रोजेल स्थिती आकृती 2-2b मध्ये दर्शविली आहे.

एकाग्रतेच्या पुढील वाढीसह, C > C*, HPS जेल टप्प्यांमधील अंतर आणखी कमी होते, आणि अडकलेल्या HPMC पॉलिमर साखळ्या आणि HPS फेज क्षेत्र अधिक जटिल बनतात आणि परस्परसंवाद अधिक तीव्र होतो, त्यामुळे समाधान वर्तन प्रदर्शित करते. आकृती 2-2c मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, पॉलिमर वितळण्यासारखे.

2.3.2.2 कंपाऊंड सिस्टमच्या द्रव वर्तनावर एकाग्रतेचा प्रभाव

Ostwald-de Waele पॉवर लॉ (फॉर्म्युला (2-1) पहा) वेगवेगळ्या एकाग्रतेसह कंपाऊंड सिस्टमच्या शिअर स्ट्रेस आणि कातरणे दर वक्र (मजकूरात दर्शविलेले नाही) फिट करण्यासाठी वापरले जाते आणि प्रवाह निर्देशांक n आणि व्हिस्कोसिटी गुणांक K मिळू शकते. , समर्पक परिणाम तक्ता 2-1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे आहे.

तक्ता 2-1 HPS/HPMC द्रावणाचा प्रवाह वर्तन निर्देशांक (n) आणि द्रव सुसंगतता निर्देशांक (K) 25 °C वर विविध एकाग्रतेसह

न्यूटोनियन द्रवपदार्थाचा प्रवाह घातांक n = 1 आहे, स्यूडोप्लास्टिक द्रवपदार्थाचा प्रवाह घातांक n < 1 आहे आणि n 1 वरून जितका दूर जाईल तितका द्रवपदार्थाचा स्यूडोप्लास्टिकिटी अधिक मजबूत होईल आणि प्रक्षेपित द्रवाचा प्रवाह घातांक n > 1 आहे. तक्ता 2-1 वरून असे दिसून येते की भिन्न सांद्रता असलेल्या कंपाऊंड सोल्यूशन्सची n मूल्ये 1 पेक्षा कमी आहेत, हे दर्शविते की कंपाऊंड द्रावण सर्व स्यूडोप्लास्टिक द्रवपदार्थ आहेत. कमी एकाग्रतेवर, पुनर्रचित द्रावणाचे n मूल्य 0 च्या जवळ असते, जे सूचित करते की कमी-सांद्रता कंपाऊंड द्रावण न्यूटोनियन द्रवपदार्थाच्या जवळ आहे, कारण कमी-सांद्रता कंपाऊंड द्रावणात, पॉलिमर साखळी एकमेकांपासून स्वतंत्रपणे अस्तित्वात असतात. सोल्यूशनच्या एकाग्रतेच्या वाढीसह, कंपाऊंड सिस्टमचे n मूल्य हळूहळू कमी होत गेले, जे सूचित करते की एकाग्रतेच्या वाढीमुळे कंपाऊंड सोल्यूशनचे स्यूडोप्लास्टिक वर्तन वाढले. एचपीएस टप्प्यात आणि दरम्यान अडकणे यासारखे परस्परसंवाद घडले आणि त्याचे प्रवाह वर्तन पॉलिमर वितळण्याच्या जवळ होते.

कमी एकाग्रतेवर, कंपाऊंड सिस्टीमचा स्निग्धता गुणांक K लहान असतो (C <8%, K <1 Pa·sn), आणि एकाग्रतेच्या वाढीसह, कंपाऊंड प्रणालीचे K मूल्य हळूहळू वाढते, हे दर्शविते की स्निग्धता कंपाऊंड प्रणाली कमी झाली, जी शून्य कातरणे व्हिस्कोसिटीच्या एकाग्रता अवलंबनाशी सुसंगत आहे.

2.3.3 कंपाउंडिंग सिस्टमच्या rheological गुणधर्मांवर चक्रवाढ गुणोत्तराचा प्रभाव

अंजीर. 2-4 HPMC/HPS सोल्यूशनचा व्हिस्कोसिटी विरुद्ध कातरणे दर 25 डिग्री सेल्सिअसवर भिन्न मिश्रण गुणोत्तरासह

तक्ता 2-2 HPS/HPMC सोल्यूशनचा प्रवाह वर्तन निर्देशांक (n) आणि द्रव सुसंगतता निर्देशांक (K) विविध मिश्रण गुणोत्तर 25 °

आकडे 2-4 एचपीएमसी/एचपीएस कंपाउंडिंग सोल्यूशन व्हिस्कोसिटीच्या शिअर रेट अवलंबनावर कंपाउंडिंग रेशोचा प्रभाव दर्शवतात. आकृतीवरून असे दिसून येते की कमी HPS सामग्री (HPS < 20%) असलेल्या कंपाऊंड सिस्टमची स्निग्धता शिअर रेटच्या वाढीसह लक्षणीय बदलत नाही, मुख्यत्वे कारण कमी HPS सामग्री असलेल्या कंपाऊंड सिस्टममध्ये, HPMC समाधान स्थितीत आहे. कमी तापमानात सतत टप्पा असतो; उच्च एचपीएस सामग्रीसह कंपाऊंड सिस्टमची चिकटपणा हळूहळू कातरणे दर वाढल्याने कमी होते, स्पष्ट कातरणे पातळ होण्याची घटना दर्शवते, जे कंपाऊंड सोल्यूशन स्यूडोप्लास्टिक द्रव असल्याचे दर्शवते. त्याच शिअर दराने, एचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह कंपाऊंड सोल्यूशनची चिकटपणा वाढते, ज्याचे मुख्य कारण म्हणजे एचपीएस कमी तापमानात अधिक चिकट जेल स्थितीत असते.

वेगवेगळ्या कंपाऊंड रेशो, फ्लो एक्सपोनंट n आणि स्निग्धता गुणांक असलेल्या कंपाऊंड सिस्टीमच्या शिअर स्ट्रेस-शीअर रेट वक्र (मजकूरात दर्शविलेले नाही) फिट करण्यासाठी ऑस्टवाल्ड-डे वेले पॉवर लॉ (फॉर्म्युला (2-1) पहा) वापरणे. के, समर्पक परिणाम तक्ता 2-2 मध्ये दर्शविले आहेत. हे टेबलवरून पाहिले जाऊ शकते की 0.9869 < R2 < 0.9999, फिटिंग परिणाम अधिक चांगला आहे. एचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह कंपाऊंड सिस्टमचा फ्लो इंडेक्स n हळूहळू कमी होतो, तर स्निग्धता गुणांक K हा HPS सामग्रीच्या वाढीसह हळूहळू वाढणारा कल दर्शवितो, हे दर्शविते की HPS जोडल्याने कंपाऊंड द्रावण अधिक चिकट आणि प्रवाही होणे कठीण होते. . हा कल झांगच्या संशोधन परिणामांशी सुसंगत आहे, परंतु समान मिश्रित गुणोत्तरासाठी, मिश्रित द्रावणाचे n मूल्य झांगच्या परिणामापेक्षा जास्त आहे [३०५], ज्याचे मुख्य कारण म्हणजे थिक्सोट्रॉपीचा प्रभाव दूर करण्यासाठी या प्रयोगात प्री-शिअरिंग केले गेले. काढून टाकले जाते; झांग परिणाम थिक्सोट्रॉपी आणि शिअर रेटच्या एकत्रित क्रियेचा परिणाम आहे; या दोन पद्धतींच्या पृथक्करणाबद्दल प्रकरण ५ मध्ये तपशीलवार चर्चा केली जाईल.

2.3.3.1 कंपाउंडिंग सिस्टीमच्या शून्य शिअर व्हिस्कोसिटीवर कंपाउंडिंग रेशोचा प्रभाव

एकसंध पॉलिमर कंपाऊंड प्रणालीचे rheological गुणधर्म आणि प्रणालीमधील घटकांचे rheological गुणधर्म यांच्यातील संबंध लॉगरिदमिक समीकरण नियमाशी जुळतात. दोन-घटक कंपाऊंड सिस्टमसाठी, कंपाऊंड सिस्टम आणि प्रत्येक घटक यांच्यातील संबंध खालील समीकरणाद्वारे व्यक्त केले जाऊ शकतात:

त्यापैकी, F जटिल प्रणालीचे rheological गुणधर्म मापदंड आहे;

F1, F2 हे अनुक्रमे घटक 1 आणि घटक 2 चे rheological मापदंड आहेत;

∅1 आणि ∅2 हे अनुक्रमे घटक 1 आणि घटक 2 चे वस्तुमान अपूर्णांक आहेत आणि ∅1 ∅2 आहेत.

म्हणून, वेगवेगळ्या कंपाउंडिंग गुणोत्तरांसह कंपाऊंडिंग केल्यानंतर कंपाऊंड सिस्टीमची शून्य-शिअर स्निग्धता संबंधित अंदाजित मूल्याची गणना करण्यासाठी लॉगरिदमिक बेरीज तत्त्वानुसार मोजली जाऊ शकते. वेगवेगळ्या कंपाऊंड गुणोत्तरांसह कंपाऊंड सोल्यूशनची प्रायोगिक मूल्ये अजूनही व्हिस्कोसिटी-शिअर रेट वक्रच्या कॅरेन फिटिंगद्वारे एक्स्ट्रापोलेट केली गेली होती. आकृती 2-5 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, भिन्न कंपाऊंड गुणोत्तरांसह एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमच्या शून्य शिअर व्हिस्कोसिटीच्या अंदाजित मूल्याची प्रायोगिक मूल्याशी तुलना केली जाते.

आकृतीमधील ठिपके असलेला रेषेचा भाग हे लॉगरिदमिक बेरीज नियमाद्वारे मिळालेल्या कंपाऊंड सोल्यूशनच्या शून्य शिअर व्हिस्कोसिटीचे अंदाजित मूल्य आहे आणि ठिपके असलेला रेखा आलेख हे वेगवेगळ्या कंपाउंडिंग गुणोत्तरांसह कंपाऊंड सिस्टमचे प्रायोगिक मूल्य आहे. आकृतीवरून असे पाहिले जाऊ शकते की कंपाऊंड सोल्यूशनचे प्रायोगिक मूल्य कंपाऊंडिंग नियमाच्या सापेक्ष विशिष्ट सकारात्मक-नकारात्मक-विचलन प्रदर्शित करते, जे दर्शविते की कंपाऊंड सिस्टम थर्मोडायनामिक सुसंगतता प्राप्त करू शकत नाही आणि कंपाऊंड सिस्टम येथे सतत फेज-डिस्पर्शन आहे. कमी तापमान द्वि-चरण प्रणालीची "समुद्र-बेट" रचना; आणि एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंडिंग रेशोच्या सतत कमी झाल्यामुळे, कंपाउंडिंग रेशो 4:6 झाल्यानंतर कंपाउंडिंग सिस्टमचा सतत टप्पा बदलला. प्रकरणामध्ये संशोधनाची सविस्तर चर्चा केली आहे.

आकृतीवरून हे स्पष्टपणे पाहिले जाऊ शकते की जेव्हा एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड गुणोत्तर मोठे असते, तेव्हा कंपाऊंड सिस्टममध्ये नकारात्मक विचलन होते, कारण उच्च स्निग्धता असलेल्या एचपीएस कमी स्निग्धता असलेल्या एचपीएमसी सतत फेज मध्यभागी विखुरलेल्या अवस्थेत वितरित केले जाते. . एचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह, कंपाऊंड सिस्टममध्ये सकारात्मक विचलन होते, हे दर्शविते की या वेळी कंपाऊंड सिस्टममध्ये सतत फेज संक्रमण होते. उच्च स्निग्धता असलेले एचपीएस हे कंपाऊंड सिस्टीमचा सतत टप्पा बनते, तर एचपीएसच्या सतत टप्प्यात एचपीएमसी अधिक एकसमान अवस्थेत विखुरले जाते.

2.3.3.2 कंपाउंडिंग सिस्टमच्या द्रव वर्तनावर चक्रवाढ गुणोत्तराचा प्रभाव

आकडे 2-6 HPS सामग्रीचे कार्य म्हणून मिश्रित प्रणालीचा प्रवाह निर्देशांक n दर्शविते. फ्लो इंडेक्स n हा लॉग-लोगॅरिथमिक कोऑर्डिनेटमधून बसवला असल्याने, n येथे एक रेषीय बेरीज आहे. आकृतीवरून हे पाहिले जाऊ शकते की एचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह, कंपाऊंड सिस्टमचा फ्लो इंडेक्स n हळूहळू कमी होतो, हे दर्शविते की एचपीएस कंपाऊंड सोल्यूशनचे न्यूटोनियन द्रव गुणधर्म कमी करते आणि त्याचे स्यूडोप्लास्टिक द्रव वर्तन सुधारते. खालचा भाग उच्च चिकटपणासह जेल स्थिती आहे. आकृतीवरून हे देखील पाहिले जाऊ शकते की कंपाऊंड सिस्टमचा प्रवाह निर्देशांक आणि HPS ची सामग्री यांच्यातील संबंध एका रेखीय संबंधाशी (R2 0.98062 आहे), हे दर्शविते की कंपाऊंड सिस्टममध्ये चांगली सुसंगतता आहे.

2.3.3.3 कंपाउंडिंग सिस्टमच्या स्निग्धता गुणांकावर चक्रवाढ गुणोत्तराचा प्रभाव

आकृती 2-7 HPS सामग्रीचे कार्य म्हणून मिश्रित द्रावणाचे स्निग्धता गुणांक K दाखवते. आकृतीवरून असे दिसून येते की शुद्ध एचपीएमसीचे के मूल्य खूपच लहान आहे, तर शुद्ध एचपीएसचे के मूल्य सर्वात मोठे आहे, जे एचपीएमसी आणि एचपीएसच्या जेल गुणधर्मांशी संबंधित आहे, जे अनुक्रमे द्रावण आणि जेल स्थितीत आहेत. कमी तापमान. जेव्हा कमी-स्निग्धता घटकाची सामग्री जास्त असते, म्हणजे, जेव्हा HPS ची सामग्री कमी असते, तेव्हा कंपाऊंड सोल्यूशनचा स्निग्धता गुणांक कमी-स्निग्धता घटक HPMC च्या जवळ असतो; जेव्हा उच्च-व्हिस्कोसिटी घटकाची सामग्री जास्त असते, तेव्हा HPS सामग्रीच्या वाढीसह कंपाऊंड सोल्यूशनचे K मूल्य लक्षणीय वाढते, जे HPS ने कमी तापमानात HPMC ची चिकटपणा वाढवल्याचे सूचित करते. हे प्रामुख्याने कंपाऊंड सिस्टीमच्या स्निग्धतेमध्ये सततच्या टप्प्यातील चिकटपणाचे योगदान प्रतिबिंबित करते. वेगवेगळ्या प्रकरणांमध्ये जेथे कमी-स्निग्धता घटक हा सततचा टप्पा असतो आणि उच्च-स्निग्धता घटक हा सततचा टप्पा असतो, कंपाऊंड सिस्टीमच्या स्निग्धतेमध्ये सतत फेजच्या चिकटपणाचे योगदान स्पष्टपणे भिन्न असते. जेव्हा कमी-स्निग्धता एचपीएमसी हा सततचा टप्पा असतो, तेव्हा कंपाऊंड सिस्टीमची स्निग्धता मुख्यत्वे अखंड टप्प्यातील स्निग्धतेचे योगदान दर्शवते; आणि जेव्हा उच्च-व्हिस्कोसिटी HPS हा सतत टप्पा असतो, तेव्हा HPMC विखुरलेला टप्पा म्हणून उच्च-व्हिस्कोसिटी HPS ची स्निग्धता कमी करेल. परिणाम

२.३.४ थिक्सोट्रॉपी

थिक्सोट्रॉपीचा वापर पदार्थ किंवा एकाधिक प्रणालींच्या स्थिरतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, कारण थिक्सोट्रॉपी अंतर्गत संरचना आणि कातरणे बल [323-325] अंतर्गत नुकसानाची डिग्री मिळवू शकते. थिक्सोट्रॉपीचा तात्पुरता प्रभाव आणि कातरणे इतिहासाशी संबंधित असू शकतो ज्यामुळे मायक्रोस्ट्रक्चरल बदल होतात [324, 326]. कंपाउंडिंग सिस्टीमच्या थिक्सोट्रॉपिक गुणधर्मांवर वेगवेगळ्या कंपाउंडिंग गुणोत्तरांच्या प्रभावाचा अभ्यास करण्यासाठी तीन-टप्प्यांतील थिक्सोट्रॉपिक पद्धत वापरली गेली. आकृती 2-5 मधून पाहिल्याप्रमाणे, सर्व नमुने थिक्सोट्रॉपीच्या भिन्न अंशांचे प्रदर्शन करतात. कमी कातरण दरांवर, एचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह कंपाऊंड सोल्यूशनची चिकटपणा लक्षणीय वाढली, जी एचपीएस सामग्रीसह शून्य-शिअर व्हिस्कोसिटीच्या बदलाशी सुसंगत होती.

वेगवेगळ्या रिकव्हरी वेळेत संमिश्र नमुन्यांची संरचनात्मक पुनर्प्राप्ती डिग्री डीएसआर फॉर्म्युला (2-3) द्वारे मोजली जाते, सारणी 2-1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. DSR < 1 असल्यास, नमुना कमी कातरणे प्रतिरोधक आहे, आणि नमुना thixotropic आहे; याउलट, DSR > 1 असल्यास, नमुन्यात अँटी-थिक्सोट्रॉपी आहे. तक्त्यावरून, आपण पाहू शकतो की शुद्ध HPMC चे DSR मूल्य खूप जास्त आहे, जवळजवळ 1, याचे कारण HPMC रेणू एक कठोर साखळी आहे, आणि त्याचा विश्रांतीचा वेळ कमी आहे, आणि उच्च कातरण शक्ती अंतर्गत रचना लवकर पुनर्प्राप्त होते. एचपीएसचे डीएसआर मूल्य तुलनेने कमी आहे, जे त्याच्या मजबूत थिक्सोट्रॉपिक गुणधर्मांची पुष्टी करते, मुख्यत्वे कारण एचपीएस एक लवचिक साखळी आहे आणि तिचा विश्रांतीचा कालावधी मोठा आहे. चाचणी कालावधीत संरचना पूर्णपणे पुनर्प्राप्त झाली नाही.

कंपाऊंड सोल्यूशनसाठी, त्याच पुनर्प्राप्ती वेळेत, जेव्हा एचपीएमसी सामग्री 70% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा एचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह डीएसआर झपाट्याने कमी होतो, कारण एचपीएस आण्विक साखळी एक लवचिक साखळी आहे आणि कठोर आण्विक साखळींची संख्या. कंपाऊंड सिस्टममध्ये एचपीएसच्या व्यतिरिक्त वाढते. जर ते कमी केले गेले तर, कंपाऊंड सिस्टमच्या एकूण आण्विक विभागाचा विश्रांतीचा काळ दीर्घकाळ टिकतो आणि उच्च कातरणेच्या कृती अंतर्गत कंपाऊंड सिस्टमची थिक्सोट्रॉपी लवकर पुनर्प्राप्त होऊ शकत नाही. जेव्हा HPMC ची सामग्री 70% पेक्षा कमी असते, तेव्हा HPS च्या सामग्रीच्या वाढीसह DSR वाढते, जे कंपाऊंड सिस्टममध्ये HPS आणि HPMC च्या आण्विक साखळींमध्ये परस्परसंवाद असल्याचे दर्शवते, ज्यामुळे आण्विकची एकूण कडकपणा सुधारते. कंपाऊंड सिस्टीममधील सेगमेंट्स आणि कंपाऊंड सिस्टमची विश्रांतीची वेळ कमी होते आणि थिक्सोट्रॉपी कमी होते.

याव्यतिरिक्त, मिश्रित प्रणालीचे DSR मूल्य शुद्ध HPMC पेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी होते, जे दर्शविते की HPMC ची थिक्सोट्रॉपी कंपाउंडिंगद्वारे लक्षणीयरीत्या सुधारली गेली आहे. कंपाऊंड सिस्टीममधील बहुतेक नमुन्यांची DSR मूल्ये शुद्ध HPS पेक्षा जास्त होती, हे दर्शविते की HPS ची स्थिरता एका विशिष्ट मर्यादेपर्यंत सुधारली गेली आहे.

सारणीवरून हे देखील पाहिले जाऊ शकते की वेगवेगळ्या पुनर्प्राप्ती वेळी, जेव्हा एचपीएमसी सामग्री 70% असते तेव्हा सर्व DSR मूल्ये सर्वात कमी बिंदू दर्शवतात आणि जेव्हा स्टार्च सामग्री 60% पेक्षा जास्त असते तेव्हा कॉम्प्लेक्सचे DSR मूल्य पेक्षा जास्त असते. शुद्ध HPS च्या. सर्व नमुन्यांपैकी 10 s मधील DSR मूल्ये अंतिम DSR मूल्यांच्या अगदी जवळ आहेत, जे दर्शविते की संमिश्र प्रणालीच्या संरचनेने संरचना पुनर्प्राप्तीची बहुतेक कार्ये 10 s मध्ये पूर्ण केली आहेत. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की उच्च एचपीएस सामग्री असलेल्या संमिश्र नमुन्यांमध्ये प्रथम वाढ आणि नंतर पुनर्प्राप्ती वेळेच्या वाढीसह कमी होण्याचा कल दिसून आला, जे सूचित करते की संमिश्र नमुन्यांनी कमी कातरणेच्या कृती अंतर्गत थिक्सोट्रॉपी देखील दर्शविली आहे आणि त्यांची रचना अधिक अस्थिर.

तीन-टप्प्यांवरील थिक्सोट्रॉपीचे गुणात्मक विश्लेषण हे नोंदवलेल्या थिक्सोट्रॉपिक रिंग चाचणी परिणामांशी सुसंगत आहे, परंतु परिमाणवाचक विश्लेषणाचे परिणाम थिक्सोट्रॉपिक रिंग चाचणी परिणामांशी विसंगत आहेत. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टमची थिक्सोट्रॉपी एचपीएस सामग्री [३०५] च्या वाढीसह थिक्सोट्रॉपिक रिंग पद्धतीने मोजली गेली. अध:पतन आधी कमी झाले आणि नंतर वाढले. थिक्सोट्रॉपिक रिंग चाचणी केवळ थिक्सोट्रॉपिक घटनेच्या अस्तित्वाचा अंदाज लावू शकते, परंतु त्याची पुष्टी करू शकत नाही, कारण थिक्सोट्रॉपिक रिंग ही कातरणे वेळ आणि कातरणे दर [३२५-३२७] च्या एकाच वेळी होणाऱ्या क्रियेचा परिणाम आहे.

2.4 या प्रकरणाचा सारांश

या प्रकरणात, थर्मल जेल एचपीएमसी आणि कोल्ड जेल एचपीएसचा वापर थंड आणि गरम जेलची दोन-फेज संमिश्र प्रणाली तयार करण्यासाठी मुख्य कच्चा माल म्हणून केला गेला. स्निग्धता, प्रवाह नमुना आणि थिक्सोट्रॉपी सारख्या rheological गुणधर्मांचा प्रभाव. द्रावणातील पॉलिमरची विविध अवस्था आणि सांद्रता यांच्यातील समान संबंधानुसार, कमी तापमानाच्या द्रावणात HPMC/HPS कंपाऊंड प्रणालीचे आण्विक राज्य मॉडेल प्रस्तावित आहे. कंपाऊंड सिस्टीममधील विविध घटकांच्या गुणधर्मांच्या लॉगरिदमिक समेशन तत्त्वानुसार, कंपाऊंड सिस्टीमच्या सुसंगततेचा अभ्यास करण्यात आला. मुख्य निष्कर्ष खालीलप्रमाणे आहेत:

1. वेगवेगळ्या एकाग्रता असलेल्या कंपाऊंड नमुन्यांमध्ये सर्व काही विशिष्ट प्रमाणात कातरणे पातळ झाल्याचे दिसून आले आणि एकाग्रतेच्या वाढीसह कातरणे पातळ होण्याचे प्रमाण वाढले.
2. एकाग्रतेच्या वाढीसह, कंपाऊंड सिस्टमचा प्रवाह निर्देशांक कमी झाला आणि शून्य-शिअर व्हिस्कोसिटी आणि स्निग्धता गुणांक वाढला, हे दर्शविते की कंपाऊंड सिस्टमचे घन-सारखे वर्तन वाढले आहे.
3. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीममध्ये गंभीर एकाग्रता (8%) आहे, गंभीर एकाग्रतेच्या खाली, एचपीएमसी आण्विक साखळी आणि कंपाऊंड सोल्युशनमधील एचपीएस जेल फेज क्षेत्र एकमेकांपासून विभक्त आहेत आणि स्वतंत्रपणे अस्तित्वात आहेत; जेव्हा गंभीर एकाग्रता गाठली जाते, तेव्हा कंपाऊंड सोल्युशनमध्ये जेल केंद्र म्हणून HPS टप्प्यासह मायक्रोजेल स्थिती तयार होते आणि HPMC आण्विक साखळी एकमेकांशी जोडल्या जातात आणि एकमेकांशी जोडल्या जातात; गंभीर एकाग्रतेच्या वर, गर्दीच्या एचपीएमसी मॅक्रोमोलेक्युलर साखळ्या आणि एचपीएस फेज क्षेत्रासह त्यांचे एकमेकांशी जोडणे अधिक जटिल आहे आणि परस्परसंवाद अधिक जटिल आहे. अधिक तीव्र, त्यामुळे द्रावण पॉलिमर वितळल्यासारखे वागते.
4. कंपाउंडिंग रेशोचा HPMC/HPS कंपाऊंड सोल्यूशनच्या rheological गुणधर्मांवर लक्षणीय प्रभाव पडतो. एचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह, कंपाऊंड सिस्टमची कातरणे पातळ होण्याची घटना अधिक स्पष्ट आहे, प्रवाह निर्देशांक हळूहळू कमी होतो आणि शून्य-शिअर व्हिस्कोसिटी आणि स्निग्धता गुणांक हळूहळू वाढतो. वाढते, हे दर्शविते की कॉम्प्लेक्सचे घन-सारखे वर्तन लक्षणीयरीत्या सुधारले आहे.
5. कंपाऊंड सिस्टीमची शून्य-शिअर स्निग्धता लॉगरिदमिक समेशन नियमाच्या सापेक्ष विशिष्ट सकारात्मक-ऋण-विचलन प्रदर्शित करते. कंपाऊंड सिस्टीम ही दोन-फेज सिस्टीम आहे ज्यामध्ये कमी तापमानात सतत फेज-विखुरलेले फेज "समुद्र-बेट" रचना असते आणि, HPMC/HPS कंपाउंडिंग रेशो 4:6 नंतर कमी झाल्यामुळे, कंपाउंडिंग सिस्टीमचा सतत टप्पा बदलला.
6. फ्लो इंडेक्स आणि कंपाउंडिंग सोल्यूशनच्या कंपाऊंडिंग रेशोमध्ये भिन्न कंपाऊंडिंग रेशो यांच्यामध्ये एक रेषीय संबंध आहे, जे कंपाउंडिंग सिस्टममध्ये चांगली सुसंगतता असल्याचे दर्शवते.
7. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमसाठी, जेव्हा कमी-स्निग्धता घटक हा अखंड टप्पा असतो आणि उच्च-स्निग्धता घटक हा सततचा टप्पा असतो, तेव्हा कंपाऊंड सिस्टीमच्या स्निग्धतेमध्ये सतत फेजच्या चिकटपणाचे योगदान लक्षणीय भिन्न असते. जेव्हा कमी-स्निग्धता HPMC हा सतत टप्पा असतो, तेव्हा कंपाऊंड सिस्टीमची स्निग्धता मुख्यत्वे सतत-फेज स्निग्धतेचे योगदान प्रतिबिंबित करते; जेव्हा उच्च-व्हिस्कोसिटी एचपीएस हा सतत टप्पा असतो, तेव्हा एचपीएमसी डिस्पर्स फेज म्हणून उच्च-व्हिस्कोसिटी एचपीएसची चिकटपणा कमी करेल. परिणाम
8. कंपाऊंड सिस्टीमच्या थिक्सोट्रॉपीवर कंपाउंडिंग रेशोच्या प्रभावाचा अभ्यास करण्यासाठी तीन-स्टेज थिक्सोट्रॉपी वापरली गेली. मिश्रित प्रणालीच्या थिक्सोट्रॉपीने एचपीएमसी/एचपीएस कंपाउंडिंग रेशो कमी झाल्यामुळे प्रथम घट आणि नंतर वाढीचा कल दर्शविला.
9. वरील प्रायोगिक परिणाम दर्शवितात की HPMC आणि HPS च्या कंपाउंडिंगद्वारे, दोन घटकांचे rheological गुणधर्म, जसे की स्निग्धता, कातरणे पातळ होणे आणि थिक्सोट्रॉपी, एका मर्यादेपर्यंत संतुलित केले गेले आहेत.

प्रकरण 3 HPMC/HPS खाद्य संमिश्र फिल्म्सची तयारी आणि गुणधर्म

पॉलिमर कंपाउंडिंग हा बहु-घटक कार्यप्रदर्शन पूरकता प्राप्त करण्याचा, उत्कृष्ट कार्यक्षमतेसह नवीन सामग्री विकसित करण्याचा, उत्पादनांच्या किंमती कमी करण्याचा आणि सामग्रीची अनुप्रयोग श्रेणी विस्तृत करण्याचा सर्वात प्रभावी मार्ग आहे [240-242, 328]. मग, विशिष्ट आण्विक संरचना फरकांमुळे आणि भिन्न पॉलिमरमधील रचनात्मक एन्ट्रॉपीमुळे, बहुतेक पॉलिमर कंपाउंडिंग सिस्टम विसंगत किंवा अंशतः सुसंगत असतात [11, 12]. पॉलिमर कंपाऊंड सिस्टमचे यांत्रिक गुणधर्म आणि इतर मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म प्रत्येक घटकाच्या भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांशी, प्रत्येक घटकाचे मिश्रित गुणोत्तर, घटकांमधील सुसंगतता आणि अंतर्गत सूक्ष्म रचना आणि इतर घटकांशी जवळून संबंधित आहेत [240, 329].

रासायनिक संरचनेच्या दृष्टिकोनातून, HPMC आणि HPS दोन्ही हायड्रोफिलिक कर्डलन आहेत, त्यांचे संरचनात्मक एकक - ग्लुकोज समान आहे आणि समान कार्यात्मक गट - हायड्रॉक्सीप्रोपाइल गटाद्वारे सुधारित केले आहे, म्हणून HPMC आणि HPS चा टप्पा चांगला असावा. क्षमता. तथापि, एचपीएमसी हे थर्मली प्रेरित जेल आहे, जे कमी तापमानात अत्यंत कमी स्निग्धता असलेल्या सोल्युशन अवस्थेत असते आणि उच्च तापमानात कोलाइड बनते; एचपीएस हे थंड-प्रेरित जेल आहे, जे कमी तापमानाचे जेल आहे आणि उच्च तापमानात द्रावण स्थितीत आहे; जेलची परिस्थिती आणि वागणूक पूर्णपणे विरुद्ध आहे. HPMC आणि HPS चे कंपाउंडिंग चांगल्या सुसंगततेसह एकसंध प्रणाली तयार करण्यासाठी अनुकूल नाही. रासायनिक रचना आणि थर्मोडायनामिक्स या दोन्ही गोष्टी विचारात घेतल्यास, थंड-गरम जेल कंपाऊंड प्रणाली स्थापित करण्यासाठी HPMC चे HPS सह संयुग करणे खूप सैद्धांतिक महत्त्व आणि व्यावहारिक मूल्य आहे.

हा धडा HPMC/HPS कोल्ड आणि हॉट जेल कंपाऊंड सिस्टीममधील घटकांच्या अंतर्निहित गुणधर्मांच्या अभ्यासावर लक्ष केंद्रित करतो, कंपाऊंडिंग रेशो आणि सूक्ष्म आकारविज्ञानावरील वातावरणातील सापेक्ष आर्द्रता, सुसंगतता आणि फेज वेगळे करणे, यांत्रिक गुणधर्म, ऑप्टिकल गुणधर्म. , आणि कंपाऊंड सिस्टमचे थर्मल ड्रॉप गुणधर्म. आणि ऑक्सिजन अडथळा गुणधर्मांसारख्या मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांचा प्रभाव.

3.1 साहित्य आणि उपकरणे

3.1.1 मुख्य प्रायोगिक साहित्य

3.1.2 मुख्य साधने आणि उपकरणे

3.2 प्रायोगिक पद्धत

3.2.1 HPMC/HPS खाद्य संमिश्र फिल्म तयार करणे

HPMC आणि HPS ची 15% (w/w) कोरडी पावडर 3% (w/w) मध्ये पॉलिथिलीन ग्लायकोल प्लास्टिसायझर मिसळून कंपाऊंड फिल्म-फॉर्मिंग लिक्विड आणि HPMC/ ची खाद्य संमिश्र फिल्म प्राप्त करण्यासाठी विआयनीकृत पाण्यात मिश्रित केले गेले. एचपीएस कास्टिंग पद्धतीने तयार केले होते.

तयार करण्याची पद्धत: प्रथम एचपीएमसी आणि एचपीएस ड्राय पावडरचे वजन करा आणि वेगवेगळ्या गुणोत्तरांनुसार ते मिसळा; नंतर 70 डिग्री सेल्सिअस पाण्यात घाला आणि एचपीएमसी पूर्णपणे विखुरण्यासाठी 30 मिनिटांसाठी 120 आरपीएम/मिनिट वेगाने ढवळत रहा; नंतर 95 डिग्री सेल्सिअसच्या वर द्रावण गरम करा, एचपीएस पूर्णपणे जिलेटिनाइज करण्यासाठी 1 तास त्याच वेगाने त्वरीत ढवळून घ्या; जिलेटिनायझेशन पूर्ण झाल्यानंतर, द्रावणाचे तापमान झपाट्याने 70 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत कमी केले जाते आणि द्रावण 80 rpm/मिनिट या मंद गतीने 40 मिनिटांसाठी ढवळले जाते. HPMC पूर्णपणे विसर्जित करा. 15 सेमी व्यासाच्या पॉलिस्टीरिन पेट्री डिशमध्ये 20 ग्रॅम मिश्रित फिल्म-फॉर्मिंग द्रावण घाला, ते सपाट करा आणि 37 डिग्री सेल्सिअसवर कोरडे करा. खाण्यायोग्य संमिश्र पडदा मिळविण्यासाठी वाळलेली फिल्म डिस्कमधून सोलून काढली जाते.

चाचणीपूर्वी 3 दिवसांपेक्षा जास्त काळ खाण्यायोग्य चित्रपट 57% आर्द्रतेवर संतुलित केले गेले आणि यांत्रिक गुणधर्म चाचणीसाठी वापरण्यात येणारे खाद्य चित्रपट भाग 3 दिवसांपेक्षा जास्त काळ 75% आर्द्रतेवर संतुलित केले गेले.

3.2.2 HPMC/HPS च्या खाद्य संमिश्र फिल्मचे मायक्रोमॉर्फोलॉजी

3.2.2.1 स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपचे विश्लेषण सिद्धांत

स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (SEM) च्या वरच्या बाजूला असलेली इलेक्ट्रॉन गन जास्त प्रमाणात इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करू शकते. कमी झाल्यानंतर आणि लक्ष केंद्रित केल्यानंतर, ते विशिष्ट ऊर्जा आणि तीव्रतेसह इलेक्ट्रॉन बीम बनवू शकते. स्कॅनिंग कॉइलच्या चुंबकीय क्षेत्राद्वारे चालविलेल्या, विशिष्ट वेळ आणि जागेच्या क्रमानुसार नमुना बिंदूची पृष्ठभाग बिंदूनुसार स्कॅन करा. पृष्ठभागाच्या सूक्ष्म-क्षेत्राच्या वैशिष्ट्यांमधील फरकामुळे, नमुना आणि इलेक्ट्रॉन बीममधील परस्परसंवादामुळे भिन्न तीव्रतेचे दुय्यम इलेक्ट्रॉन सिग्नल तयार होतील, जे डिटेक्टरद्वारे एकत्रित केले जातात आणि विद्युत सिग्नलमध्ये रूपांतरित केले जातात, जे व्हिडिओद्वारे वाढवले ​​जातात. आणि पिक्चर ट्यूबच्या ग्रिडमध्ये इनपुट, पिक्चर ट्यूबची ब्राइटनेस समायोजित केल्यानंतर, एक दुय्यम इलेक्ट्रॉन प्रतिमा प्राप्त केली जाऊ शकते जी नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील सूक्ष्म-क्षेत्राचे आकारविज्ञान आणि वैशिष्ट्ये प्रतिबिंबित करू शकते. पारंपारिक ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपच्या तुलनेत, SEM चे रिझोल्यूशन तुलनेने जास्त आहे, नमुन्याच्या पृष्ठभागाच्या स्तराच्या सुमारे 3nm-6nm, जे सामग्रीच्या पृष्ठभागावरील सूक्ष्म संरचना वैशिष्ट्यांचे निरीक्षण करण्यासाठी अधिक योग्य आहे.

३.२.२.२ चाचणी पद्धत

खाद्य फिल्म सुकविण्यासाठी डेसिकेटरमध्ये ठेवली गेली आणि योग्य आकाराची खाद्य फिल्म निवडली गेली, SEM स्पेशल सॅम्पल स्टेजवर कंडक्टिव्ह ॲडेसिव्हसह पेस्ट केली गेली आणि नंतर व्हॅक्यूम कोटरसह सोन्याचा मुलामा दिला गेला. चाचणी दरम्यान, नमुना SEM मध्ये टाकण्यात आला, आणि 5 kV च्या इलेक्ट्रॉन बीम प्रवेग व्होल्टेज अंतर्गत 300 पट आणि 1000 पट वाढीवर नमुन्याचे सूक्ष्म आकारविज्ञान पाहिले आणि छायाचित्रित केले गेले.

3.2.3 HPMC/HPS खाद्य संमिश्र फिल्मचे प्रकाश संप्रेषण

3.2.3.1 UV-Vis स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रीचे विश्लेषण सिद्धांत

UV-Vis स्पेक्ट्रोफोटोमीटर 200~800nm ​​च्या तरंगलांबीसह प्रकाश उत्सर्जित करू शकतो आणि ऑब्जेक्टवर विकिरण करू शकतो. घटना प्रकाशातील प्रकाशाची काही विशिष्ट तरंगलांबी सामग्रीद्वारे शोषली जाते आणि आण्विक कंपन ऊर्जा पातळी संक्रमण आणि इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा पातळी संक्रमण होते. प्रत्येक पदार्थाची वेगवेगळी आण्विक, अणु आणि आण्विक अवकाशीय रचना असल्याने, प्रत्येक पदार्थाचा विशिष्ट अवशोषण वर्णपट असतो आणि शोषक वर्णपटावरील काही विशिष्ट तरंगलांबींवर शोषकतेच्या पातळीनुसार पदार्थाची सामग्री निश्चित किंवा निर्धारित केली जाऊ शकते. म्हणून, UV-Vis स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विश्लेषण हे पदार्थांची रचना, रचना आणि परस्परसंवादाचा अभ्यास करण्यासाठी प्रभावी माध्यमांपैकी एक आहे.

जेव्हा प्रकाशाचा किरण एखाद्या वस्तूवर आदळतो तेव्हा घटना प्रकाशाचा काही भाग ऑब्जेक्टद्वारे शोषला जातो आणि घटना प्रकाशाचा दुसरा भाग ऑब्जेक्टद्वारे प्रसारित केला जातो; प्रसारित प्रकाशाच्या तीव्रतेचे आणि घटना प्रकाशाच्या तीव्रतेचे गुणोत्तर म्हणजे प्रेषण.

शोषक आणि संप्रेषण यांच्यातील संबंधाचे सूत्र आहे:

त्यापैकी, ए शोषक आहे;

T हा ट्रान्समिटन्स आहे, %.

शोषक × 0.25 मिमी/जाडीने अंतिम शोषण समान रीतीने दुरुस्त केले गेले.

३.२.३.२ चाचणी पद्धत

5% HPMC आणि HPS द्रावण तयार करा, त्यांना वेगवेगळ्या गुणोत्तरांनुसार मिसळा, 10 ग्रॅम फिल्म-फॉर्मिंग सोल्यूशन 15 सेमी व्यासाच्या पॉलिस्टीरिन पेट्री डिशमध्ये घाला आणि फिल्म तयार करण्यासाठी 37 °C वर वाळवा. खाद्य फिल्मला 1mm×3mm आयताकृती पट्टीमध्ये कापून क्युवेटमध्ये टाका आणि क्युवेटच्या आतील भिंतीजवळ खाद्य फिल्म बनवा. WFZ UV-3802 UV-vis spectrophotometer चा वापर 200-800 nm च्या पूर्ण तरंगलांबीवर नमुने स्कॅन करण्यासाठी केला गेला आणि प्रत्येक नमुन्याची 5 वेळा चाचणी घेण्यात आली.

3.2.4 HPMC/HPS खाद्य संमिश्र चित्रपटांचे डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल गुणधर्म

3.2.4.1 डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल विश्लेषणाचा सिद्धांत

डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल ॲनालिसिस (DMA) हे एक साधन आहे जे विशिष्ट शॉक लोड आणि प्रोग्राम केलेल्या तापमानाखाली नमुन्याचे वस्तुमान आणि तापमान यांच्यातील संबंध मोजू शकते आणि नियतकालिक वैकल्पिक ताण आणि वेळ यांच्या कृती अंतर्गत नमुन्याच्या यांत्रिक गुणधर्मांची चाचणी घेऊ शकते, तापमान आणि तापमान. वारंवारता संबंध.

उच्च आण्विक पॉलिमरमध्ये व्हिस्कोइलास्टिक गुणधर्म असतात, जे एकीकडे इलास्टोमरसारखी यांत्रिक ऊर्जा साठवू शकतात आणि दुसरीकडे श्लेष्मासारखी ऊर्जा वापरतात. जेव्हा नियतकालिक पर्यायी बल लागू केले जाते, तेव्हा लवचिक भाग ऊर्जेचे संभाव्य ऊर्जेत रूपांतर करतो आणि ती साठवतो; तर चिपचिपा भाग ऊर्जेचे उष्ण ऊर्जेत रूपांतर करतो आणि गमावतो. पॉलिमर सामग्री सामान्यत: कमी तापमानाच्या काचेची अवस्था आणि उच्च तापमानाची रबर अवस्था अशा दोन अवस्था प्रदर्शित करतात आणि दोन अवस्थांमधील संक्रमण तापमान म्हणजे काचेचे संक्रमण तापमान. काचेचे संक्रमण तापमान सामग्रीच्या संरचनेवर आणि गुणधर्मांवर थेट परिणाम करते आणि हे पॉलिमरचे सर्वात महत्वाचे वैशिष्ट्यपूर्ण तापमान आहे.

पॉलिमरच्या डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल गुणधर्मांचे विश्लेषण करून, पॉलिमरची व्हिस्कोइलास्टिकिटी पाहिली जाऊ शकते आणि पॉलिमरची कार्यक्षमता निर्धारित करणारे महत्त्वाचे पॅरामीटर्स मिळू शकतात, जेणेकरून ते वास्तविक वापराच्या वातावरणात अधिक चांगले लागू केले जाऊ शकतात. याव्यतिरिक्त, डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल विश्लेषण हे काचेचे संक्रमण, फेज सेपरेशन, क्रॉस-लिंकिंग, क्रिस्टलायझेशन आणि आण्विक विभागांच्या सर्व स्तरांवर आण्विक गतीसाठी अत्यंत संवेदनशील आहे आणि पॉलिमरची रचना आणि गुणधर्मांबद्दल बरीच माहिती मिळवू शकते. हे बहुधा पॉलिमरच्या रेणूंचा अभ्यास करण्यासाठी वापरले जाते. हालचाल वर्तन. DMA च्या तापमान स्वीप मोडचा वापर करून, काचेच्या संक्रमणासारख्या फेज संक्रमणाची घटना तपासली जाऊ शकते. DSC च्या तुलनेत, DMA ची संवेदनशीलता जास्त आहे आणि वास्तविक वापराचे अनुकरण करणाऱ्या सामग्रीच्या विश्लेषणासाठी अधिक योग्य आहे.

३.२.४.२ चाचणी पद्धत

स्वच्छ, एकसमान, सपाट आणि खराब झालेले नमुने निवडा आणि त्यांना 10mm×20mm आयताकृती पट्ट्यामध्ये कापून टाका. पेरकिनएलमर, यूएसए मधील पायड्रिस डायमंड डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल विश्लेषक वापरून नमुने टेन्साइल मोडमध्ये तपासले गेले. चाचणी तापमान श्रेणी 25 ~ 150 °C होती, गरम होण्याचा दर 2 °C/मिनिट होता, वारंवारता 1 Hz होती आणि प्रत्येक नमुन्यासाठी चाचणी दोनदा पुनरावृत्ती झाली होती. प्रयोगादरम्यान, नमुन्याचे स्टोरेज मापांक (E') आणि नुकसान मापांक (E") रेकॉर्ड केले गेले, आणि स्टोरेज मापांकातील नुकसान मॉड्यूलसचे गुणोत्तर, म्हणजे, स्पर्शिका कोन tan δ, देखील मोजले जाऊ शकते.

3.2.5 HPMC/HPS खाद्य संमिश्र चित्रपटांची थर्मल स्थिरता

3.2.5.1 थर्मोग्राविमेट्रिक विश्लेषणाचा सिद्धांत

थर्मल ग्रॅव्हिमेट्रिक विश्लेषक (टीजीए) प्रोग्राम केलेल्या तापमानात तापमान किंवा वेळेसह नमुन्याच्या वस्तुमानातील बदल मोजू शकतो आणि गरम प्रक्रियेदरम्यान पदार्थांचे संभाव्य बाष्पीभवन, वितळणे, उदात्तीकरण, निर्जलीकरण, विघटन आणि ऑक्सिडेशनचा अभ्यास करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो. . आणि इतर भौतिक आणि रासायनिक घटना. पदार्थाचे वस्तुमान आणि तापमान (किंवा वेळ) यांच्यातील संबंध वक्र नमुना तपासल्यानंतर थेट प्राप्त होतो त्याला थर्मोग्राविमेट्रिक (TGA वक्र) म्हणतात. वजन कमी करणे आणि इतर माहिती. व्युत्पन्न थर्मोग्राविमेट्रिक वक्र (डीटीजी वक्र) टीजीए वक्र पहिल्या क्रमाने व्युत्पन्न झाल्यानंतर प्राप्त केले जाऊ शकते, जे तापमान किंवा वेळेसह चाचणी केलेल्या नमुन्याच्या वजन कमी दरातील बदल दर्शवते आणि शिखर बिंदू हा स्थिरांकाचा कमाल बिंदू आहे. दर

3.2.5.2 चाचणी पद्धत

एकसमान जाडी असलेली खाद्य फिल्म निवडा, ती थर्मोग्रॅव्हिमेट्रिक विश्लेषक चाचणी डिस्कच्या व्यासाच्या वर्तुळात कापून घ्या आणि नंतर चाचणी डिस्कवर सपाट ठेवा आणि 20 मिली/मिनिट प्रवाह दर असलेल्या नायट्रोजन वातावरणात त्याची चाचणी करा. . तापमान श्रेणी 30-700 °C होती, गरम होण्याचा दर 10 °C/मिनिट होता आणि प्रत्येक नमुन्याची दोनदा चाचणी केली गेली.

3.2.6.1 तन्य गुणधर्म विश्लेषणाचा सिद्धांत

3.2.6 HPMC/HPS खाद्य संमिश्र चित्रपटांचे तन्य गुणधर्म

मेकॅनिकल प्रॉपर्टी टेस्टर स्प्लाइन तुटेपर्यंत विशिष्ट तापमान, आर्द्रता आणि वेगाच्या परिस्थितीत रेखांशाच्या अक्षावर स्प्लाइनवर स्थिर तन्य भार लागू करू शकतो. चाचणी दरम्यान, स्प्लाइनवर लागू केलेला भार आणि त्याचे विकृत प्रमाण यांत्रिक गुणधर्म परीक्षकाद्वारे रेकॉर्ड केले गेले आणि स्प्लाइनच्या तन्य विकृती दरम्यान ताण-ताण वक्र काढले गेले. ताण-ताण वक्र वरून, तन्य शक्ती (ζt), ब्रेक ॲट लोन्गेशन (εb) आणि लवचिक मापांक (E) चित्रपटाच्या तन्य गुणधर्मांचे मूल्यमापन करण्यासाठी मोजले जाऊ शकते.

सामग्रीचा ताण-तणाव संबंध सामान्यतः दोन भागांमध्ये विभागला जाऊ शकतो: लवचिक विकृती क्षेत्र आणि प्लास्टिक विकृत क्षेत्र. लवचिक विकृती झोनमध्ये, सामग्रीचा ताण आणि ताण यांचा एक रेषीय संबंध असतो आणि यावेळी विकृती पूर्णपणे पुनर्प्राप्त केली जाऊ शकते, जी कूकच्या कायद्यानुसार आहे; प्लॅस्टिक विरूपण क्षेत्रामध्ये, सामग्रीचा ताण आणि ताण यापुढे रेखीय नसतात आणि यावेळी उद्भवणारी विकृती अपरिवर्तनीय असते, शेवटी सामग्री खंडित होते.

तन्य शक्ती गणना सूत्र:

कुठे: तन्य शक्ती आहे, MPa;

p हा कमाल भार किंवा ब्रेकिंग लोड आहे, N;

b ही नमुना रुंदी, मिमी आहे;

d ही नमुन्याची जाडी आहे, मिमी.

ब्रेकमध्ये वाढवण्याची गणना करण्याचे सूत्र:

कोठे: εb हा ब्रेकमध्ये वाढलेला आहे, %;

एल हे चिन्हांकित ओळींमधील अंतर आहे जेव्हा नमुना खंडित होतो, मिमी;

L0 ही नमुन्याची मूळ गेज लांबी आहे, मिमी.

लवचिक मॉड्यूलस गणना सूत्र:

त्यापैकी: ई लवचिक मॉड्यूलस, एमपीए आहे;

ζ ताण आहे, MPa;

ε हा ताण आहे.

३.२.६.२ चाचणी पद्धत

स्वच्छ, एकसमान, सपाट आणि नुकसान नसलेले नमुने निवडा, राष्ट्रीय मानक GB13022-91 पहा आणि त्यांना डंबेल-आकाराच्या स्प्लाइन्समध्ये कापून टाका ज्याची एकूण लांबी 120 मिमी, 86 मिमीच्या फिक्स्चरमधील प्रारंभिक अंतर, 40 मिमीच्या चिन्हांमधील अंतर आणि 10 मिमी रुंदी. स्प्लाइन्स 75% आणि 57% (सॅच्युरेटेड सोडियम क्लोराईड आणि सोडियम ब्रोमाइड द्रावणाच्या वातावरणात) आर्द्रतेवर ठेवल्या गेल्या आणि मापन करण्यापूर्वी 3 दिवसांपेक्षा जास्त काळ समतोल राखल्या गेल्या. या प्रयोगात, युनायटेड स्टेट्सच्या इंस्ट्रॉन कॉर्पोरेशनचे ASTM D638, 5566 मेकॅनिकल प्रॉपर्टी टेस्टर आणि त्याचा 2712-003 न्यूमॅटिक क्लॅम्प चाचणीसाठी वापरला जातो. तन्य गती 10 मिमी/मिनिट होती आणि नमुना 7 वेळा पुनरावृत्ती करण्यात आला आणि सरासरी मूल्य मोजले गेले.

3.2.7 HPMC/HPS खाद्य संमिश्र फिल्मची ऑक्सिजन पारगम्यता

3.2.7.1 ऑक्सिजन पारगम्यता विश्लेषणाचा सिद्धांत

चाचणी नमुना स्थापित केल्यानंतर, चाचणी पोकळी दोन भागांमध्ये विभागली जाते, ए आणि बी; विशिष्ट प्रवाह दरासह उच्च-शुद्धता ऑक्सिजनचा प्रवाह A पोकळीमध्ये जातो आणि विशिष्ट प्रवाह दरासह नायट्रोजनचा प्रवाह B पोकळीमध्ये जातो; चाचणी प्रक्रियेदरम्यान, A पोकळी ऑक्सिजन नमुन्यातून B पोकळीमध्ये प्रवेश करतो आणि B पोकळीमध्ये घुसलेला ऑक्सिजन नायट्रोजन प्रवाहाद्वारे वाहून नेला जातो आणि ऑक्सिजन सेन्सरपर्यंत पोहोचण्यासाठी B पोकळी सोडतो. ऑक्सिजन सेन्सर नायट्रोजन प्रवाहातील ऑक्सिजन सामग्री मोजतो आणि संबंधित विद्युत सिग्नल आउटपुट करतो, त्याद्वारे नमुना ऑक्सिजनची गणना करतो. प्रेषण

३.२.७.२ चाचणी पद्धत

खराब झालेले खाद्य संमिश्र चित्रपट निवडा, त्यांना 10.16 x 10.16 सेमी डायमंड-आकाराच्या नमुन्यांमध्ये कापून घ्या, क्लॅम्प्सच्या काठाच्या पृष्ठभागावर व्हॅक्यूम ग्रीसने कोट करा आणि नमुने चाचणी ब्लॉकला चिकटवा. ASTM D-3985 नुसार चाचणी केली, प्रत्येक नमुन्याचे चाचणी क्षेत्र 50 cm2 आहे.

3.3 परिणाम आणि चर्चा

3.3.1 खाद्य संमिश्र चित्रपटांचे सूक्ष्म संरचना विश्लेषण

चित्रपट तयार करणाऱ्या द्रव आणि कोरडेपणाच्या परिस्थितीमधील घटकांमधील परस्परसंवाद-चित्रपटाची अंतिम रचना निश्चित करतात आणि चित्रपटाच्या विविध भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांवर गंभीरपणे परिणाम करतात [330, 331]. प्रत्येक घटकाचे अंतर्निहित जेल गुणधर्म आणि कंपाऊंडिंग रेशो कंपाऊंडच्या मॉर्फोलॉजीवर परिणाम करू शकतात, ज्यामुळे पृष्ठभागाची रचना आणि झिल्लीच्या अंतिम गुणधर्मांवर परिणाम होतो [301, 332]. म्हणूनच, चित्रपटांचे सूक्ष्म संरचनात्मक विश्लेषण प्रत्येक घटकाच्या आण्विक पुनर्रचनावर संबंधित माहिती प्रदान करू शकते, ज्यामुळे आम्हाला चित्रपटांचे अडथळा गुणधर्म, यांत्रिक गुणधर्म आणि ऑप्टिकल गुणधर्म अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यास मदत होते.

HPS/HPMC खाण्यायोग्य फिल्म्सचे पृष्ठभाग स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप मायक्रोग्राफ आकृती 3-1 मध्ये दाखवले आहेत. आकृती 3-1 मधून पाहिल्याप्रमाणे, काही नमुन्यांमध्ये पृष्ठभागावर सूक्ष्म क्रॅक दिसून आले, जे चाचणी दरम्यान नमुन्यातील ओलावा कमी झाल्यामुळे किंवा सूक्ष्मदर्शक पोकळीतील इलेक्ट्रॉन बीमच्या हल्ल्यामुळे उद्भवू शकतात [१२२. , 139]. आकृतीमध्ये, शुद्ध एचपीएस झिल्ली आणि शुद्ध एचपीएमसी. पडद्यांनी तुलनेने गुळगुळीत सूक्ष्म पृष्ठभाग दाखवले आणि शुद्ध HPS पडद्याची सूक्ष्म रचना शुद्ध HPMC पडद्यापेक्षा अधिक एकसंध आणि गुळगुळीत होती, जे मुख्यतः स्टार्च मॅक्रोमोलेक्युल्स (अमायलोज रेणू आणि अमायलोपेक्टिन रेणू) मुळे असू शकते. जलीय द्रावणात. अनेक अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की थंड होण्याच्या प्रक्रियेत amylose-amylopectin-पाणी प्रणाली

जेल तयार करणे आणि फेज वेगळे करणे यांच्यात स्पर्धात्मक यंत्रणा असू शकते. जर फेज पृथक्करणाचा दर जेल तयार होण्याच्या दरापेक्षा कमी असेल तर, सिस्टममध्ये फेज पृथक्करण होणार नाही, अन्यथा, सिस्टममध्ये फेज पृथक्करण होईल [333, 334]. शिवाय, जेव्हा अमायलोजची सामग्री 25% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा अमायलोजचे जिलेटिनायझेशन आणि सतत अमायलोज नेटवर्क स्ट्रक्चर फेज सेपरेशन [334] चे स्वरूप लक्षणीयरीत्या प्रतिबंधित करू शकते. या पेपरमध्ये वापरलेल्या HPS ची अमायलोज सामग्री 80% आहे, 25% पेक्षा खूप जास्त आहे, अशा प्रकारे शुद्ध HPS पडदा शुद्ध HPMC पडद्यापेक्षा अधिक एकसंध आणि गुळगुळीत असल्याची घटना अधिक चांगल्या प्रकारे स्पष्ट करते.

आकृत्यांच्या तुलनेवरून असे दिसून येते की सर्व संमिश्र चित्रपटांचे पृष्ठभाग तुलनेने खडबडीत आहेत आणि काही अनियमित अडथळे विखुरलेले आहेत, हे दर्शविते की HPMC आणि HPS मध्ये विशिष्ट प्रमाणात अविचलता आहे. शिवाय, उच्च HPMC सामग्रीसह संमिश्र झिल्ली उच्च HPS सामग्री असलेल्यांपेक्षा अधिक एकसंध रचना प्रदर्शित करते. 37 डिग्री सेल्सिअस फिल्म फॉर्मेशन तापमानात एचपीएस-आधारित कंडेन्सेशन

जेल गुणधर्मांवर आधारित, एचपीएसने एक चिकट जेल स्थिती सादर केली; एचपीएमसीच्या थर्मल जेल गुणधर्मांवर आधारित असताना, एचपीएमसीने पाण्यासारखी द्रावण स्थिती सादर केली. उच्च HPS सामग्री (7:3 HPS/HPMC) असलेल्या संमिश्र झिल्लीमध्ये, चिकट HPS हा सततचा टप्पा आहे आणि पाण्यासारखा HPS उच्च-स्निग्धता असलेल्या HPS सतत टप्प्यात विखुरलेला टप्पा म्हणून विखुरला जातो, जो अनुकूल नाही. विखुरलेल्या टप्प्याच्या एकसमान वितरणासाठी; उच्च एचपीएमसी सामग्री (3:7 एचपीएस/एचपीएमसी) असलेल्या संमिश्र फिल्ममध्ये, कमी-स्निग्धता असलेल्या एचपीएमसीचे निरंतर टप्प्यात रूपांतर होते आणि स्निग्ध एचपीएस कमी-स्निग्धता असलेल्या एचपीएमसी टप्प्यात विखुरलेल्या अवस्थेप्रमाणे विखुरले जाते, जे यासाठी अनुकूल असते. एकसंध टप्प्याची निर्मिती. कंपाऊंड सिस्टम.

आकृतीवरून हे पाहिले जाऊ शकते की जरी सर्व संमिश्र चित्रपट खडबडीत आणि एकसंध पृष्ठभागाची रचना दर्शवितात, तरीही कोणताही स्पष्ट फेज इंटरफेस आढळला नाही, जे HPMC आणि HPS चांगली सुसंगतता दर्शविते. PEG सारख्या प्लास्टिसायझर्सशिवाय HPMC/स्टार्च कंपोझिट फिल्म्समध्ये स्पष्ट फेज सेपरेशन [३०१] दिसून आले, त्यामुळे स्टार्च आणि PEG प्लास्टिसायझर्सचे हायड्रॉक्सीप्रोपाइल फेरफार हे दोन्ही कंपोझिट-सिस्टीमची सुसंगतता सुधारू शकतात.

3.3.2 खाद्य संमिश्र चित्रपटांचे ऑप्टिकल गुणधर्मांचे विश्लेषण

HPMC/HPS च्या खाद्य संमिश्र फिल्म्सच्या प्रकाश संप्रेषण गुणधर्मांची भिन्न गुणोत्तरे UV-vis spectrophotometer द्वारे चाचणी केली गेली आणि UV स्पेक्ट्रा आकृती 3-2 मध्ये दर्शविला आहे. प्रकाश संप्रेषण मूल्य जितके मोठे असेल तितका चित्रपट अधिक एकसमान आणि पारदर्शक असेल; याउलट, प्रकाश संप्रेषण मूल्य जितके लहान असेल तितका चित्रपट अधिक असमान आणि अपारदर्शक असेल. आकृती 3-2(a) वरून हे पाहिले जाऊ शकते की सर्व संमिश्र चित्रपट पूर्ण तरंगलांबी स्कॅनिंग श्रेणीमध्ये स्कॅनिंग तरंगलांबी वाढविण्यासोबत समान प्रवृत्ती दर्शवतात आणि तरंगलांबी वाढल्याने प्रकाश संप्रेषण हळूहळू वाढते. 350nm वर, वक्र पठाराकडे झुकतात.

आकृती 3-2(b) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, तुलनेसाठी 500nm च्या तरंगलांबीवरील संप्रेषण निवडा, शुद्ध HPS फिल्मचे संप्रेषण शुद्ध HPMC फिल्मपेक्षा कमी आहे, आणि HPMC सामग्रीच्या वाढीसह, संप्रेषण प्रथम कमी होते, आणि नंतर किमान मूल्य गाठल्यानंतर वाढले. जेव्हा HPMC सामग्री 70% पर्यंत वाढली, तेव्हा संमिश्र फिल्मचे प्रकाश संप्रेषण शुद्ध HPS पेक्षा जास्त होते. हे सर्वज्ञात आहे की एकसंध प्रणाली उत्तम प्रकाश संप्रेषण प्रदर्शित करेल, आणि तिचे अतिनील-मापन संप्रेषण मूल्य सामान्यतः जास्त असते; एकसंध सामग्री सामान्यत: अधिक अपारदर्शक असते आणि त्यांची UV संप्रेषण मूल्ये कमी असतात. संमिश्र फिल्म्स (7:3, 5:5) ची संप्रेषण मूल्ये शुद्ध HPS आणि HPMC चित्रपटांपेक्षा कमी होती, हे दर्शविते की HPS आणि HPMC च्या दोन घटकांमध्ये काही प्रमाणात फेज विभक्त होते.

Fig. HPS/HPMC मिश्रित चित्रपटांसाठी सर्व तरंगलांबी (a), आणि 500 ​​nm (b) वर UV स्पेक्ट्रा. पट्टी सरासरी ±मानक विचलन दर्शवते. ac: भिन्न अक्षरे विविध मिश्रित गुणोत्तर (p <0.05) सह लक्षणीय भिन्न आहेत, पूर्ण प्रबंधात लागू केली जातात

3.3.3 खाद्य संमिश्र चित्रपटांचे डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल विश्लेषण

आकृती 3-3 विविध फॉर्म्युलेशनसह HPMC/HPS च्या खाद्य चित्रपटांचे डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल गुणधर्म दर्शविते. हे चित्र 3-3(a) वरून पाहिले जाऊ शकते की HPMC सामग्रीच्या वाढीसह स्टोरेज मॉड्यूलस (E') कमी होते. या व्यतिरिक्त, तापमान ७० डिग्री सेल्सिअसपर्यंत वाढवल्यानंतर शुद्ध एचपीएस (१०:०) फिल्मचे स्टोरेज मापांक किंचित वाढले याशिवाय, वाढत्या तापमानासह सर्व नमुन्यांचे स्टोरेज मॉड्यूलस हळूहळू कमी होत गेले. उच्च तापमानात, उच्च एचपीएमसी सामग्रीसह संमिश्र फिल्मसाठी, संमिश्र फिल्मच्या स्टोरेज मॉड्यूलसमध्ये तापमान वाढीसह स्पष्टपणे खाली जाणारा कल असतो; उच्च एचपीएस सामग्री असलेल्या नमुन्यासाठी, तापमान वाढीसह स्टोरेज मॉड्यूलस फक्त किंचित कमी होते.

Fig. 3-3 HPS/HPMC मिश्रित चित्रपटांचे स्टोरेज मॉड्यूलस (E′) (a) आणि नुकसान स्पर्शिका (tan δ) (b)

आकृती 3-3(b) मधून असे दिसून येते की 30% (5:5, 3:7, 0:10) पेक्षा जास्त एचपीएमसी सामग्री असलेले नमुने सर्व ग्लास संक्रमण शिखर दर्शवतात आणि एचपीएमसी सामग्रीच्या वाढीसह, काचेचे संक्रमण, संक्रमण तापमान उच्च तापमानाकडे वळले, हे दर्शविते की HPMC पॉलिमर साखळीची लवचिकता कमी झाली आहे. दुसरीकडे, शुद्ध HPS झिल्ली 67 °C च्या आसपास एक मोठे लिफाफा शिखर प्रदर्शित करते, तर 70% HPS सामग्री असलेल्या संमिश्र पडद्यामध्ये कोणतेही स्पष्ट काचेचे संक्रमण नसते. हे असे असू शकते कारण HPMC आणि HPS यांच्यात काही विशिष्ट प्रमाणात परस्परसंवाद आहे, अशा प्रकारे HPMC आणि HPS च्या आण्विक विभागांच्या हालचाली प्रतिबंधित करते.

3.3.4 खाद्य संमिश्र चित्रपटांचे थर्मल स्थिरता विश्लेषण

अंजीर. 3-4 TGA वक्र (a) आणि त्यांचे व्युत्पन्न (DTG) वक्र (b) HPS/HPMC मिश्रित चित्रपटांचे

HPMC/HPS च्या खाद्य संमिश्र फिल्मची थर्मल स्थिरता थर्मोग्रॅविमेट्रिक विश्लेषकाद्वारे तपासली गेली. आकृती 3-4 कंपोझिट फिल्मचे थर्मोग्राविमेट्रिक वक्र (TGA) आणि त्याचे वजन कमी दर वक्र (DTG) दर्शविते. आकृती 3-4(a) मधील TGA वक्र वरून, हे पाहिले जाऊ शकते की भिन्न गुणोत्तरांसह संमिश्र झिल्लीचे नमुने तापमानाच्या वाढीसह दोन स्पष्ट थर्मोग्रॅविमेट्रिक बदल अवस्था दर्शवतात. पॉलिसेकेराइड मॅक्रोमोलेक्यूलद्वारे शोषलेल्या पाण्याच्या अस्थिरतेमुळे वास्तविक थर्मल डिग्रेडेशन होण्यापूर्वी 30-180 °C तापमानात वजन कमी होण्याच्या एका लहान टप्प्यात परिणाम होतो. त्यानंतर, 300~450 °C वर वजन कमी करण्याचा मोठा टप्पा आहे, येथे HPMC आणि HPS चे थर्मल डिग्रेडेशन टप्पा आहे.

आकृती 3-4(b) मधील DTG वक्रांवरून, हे पाहिले जाऊ शकते की शुद्ध HPS आणि शुद्ध HPMC चे थर्मल डिग्रेडेशन पीक तापमान अनुक्रमे 338 °C आणि 400 °C आहे आणि शुद्ध HPMC चे थर्मल डिग्रेडेशन पीक तापमान आहे. HPS पेक्षा जास्त, HPS पेक्षा HPMC उत्तम थर्मल स्थिरता दर्शवते. जेव्हा HPMC सामग्री 30% (7:3) होती, तेव्हा एकच शिखर 347 °C वर दिसले, जे HPS च्या वैशिष्ट्यपूर्ण शिखराशी संबंधित होते, परंतु तापमान HPS च्या थर्मल डिग्रेडेशन पीकपेक्षा जास्त होते; जेव्हा HPMC सामग्री 70% (3:7) होती, तेव्हा HPMC चे वैशिष्ट्यपूर्ण शिखर 400 °C वर दिसून आले; जेव्हा HPMC ची सामग्री 50% होती, तेव्हा DTG वक्र वर दोन थर्मल डिग्रेडेशन शिखरे अनुक्रमे 345 °C आणि 396 °C दिसली. शिखरे अनुक्रमे HPS आणि HPMC च्या वैशिष्ट्यपूर्ण शिखरांशी संबंधित आहेत, परंतु HPS शी संबंधित थर्मल डिग्रेडेशन पीक लहान आहे आणि दोन्ही शिखरांमध्ये एक विशिष्ट शिफ्ट आहे. हे पाहिले जाऊ शकते की बहुतेक संमिश्र झिल्ली विशिष्ट घटकाशी संबंधित एक वैशिष्ट्यपूर्ण एकल शिखर दर्शवतात आणि ते शुद्ध घटक झिल्लीच्या तुलनेत ऑफसेट केले जातात, जे HPMC आणि HPS घटकांमध्ये विशिष्ट फरक असल्याचे दर्शवते. सुसंगतता पदवी. संमिश्र झिल्लीचे थर्मल डिग्रेडेशन पीक तापमान शुद्ध एचपीएसपेक्षा जास्त होते, हे दर्शविते की एचपीएमसी एचपीएस झिल्लीची थर्मल स्थिरता काही प्रमाणात सुधारू शकते.

3.3.5 खाद्य संमिश्र चित्रपटाचे यांत्रिक गुणधर्मांचे विश्लेषण

एचपीएमसी/एचपीएस कंपोझिट फिल्म्सचे तन्य गुणधर्म भिन्न गुणोत्तरांसह यांत्रिक गुणधर्म विश्लेषकाद्वारे 25 डिग्री सेल्सिअस, 57% आणि 75% सापेक्ष आर्द्रता मोजले गेले. आकृती 3-5 वेगवेगळ्या सापेक्ष आर्द्रतेखाली भिन्न गुणोत्तरांसह HPMC/HPS संमिश्र फिल्म्सचे लवचिक मापांक (a), खंडीत वाढ (b) आणि तन्य शक्ती (c) दर्शविते. आकृतीवरून असे दिसून येते की जेव्हा सापेक्ष आर्द्रता 57% असते तेव्हा शुद्ध HPS फिल्मचे लवचिक मॉड्यूलस आणि तन्य शक्ती सर्वात मोठी असते आणि शुद्ध HPMC सर्वात लहान असते. एचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह, संमिश्र फिल्म्सची लवचिक मॉड्यूलस आणि तन्य शक्ती सतत वाढत गेली. शुद्ध एचपीएमसी झिल्लीच्या खंडित होणारी वाढ शुद्ध एचपीएस झिल्लीपेक्षा खूप मोठी आहे आणि दोन्ही संमिश्र पडद्यापेक्षा जास्त आहेत.

जेव्हा सापेक्ष आर्द्रता 57% सापेक्ष आर्द्रतेच्या तुलनेत जास्त (75%) होती, तेव्हा सर्व नमुन्यांची लवचिक मापांक आणि तन्य शक्ती कमी झाली, तर ब्रेकच्या वेळी वाढलेली वाढ लक्षणीयरीत्या वाढली. याचे मुख्य कारण म्हणजे सामान्यीकृत प्लास्टिसायझर म्हणून पाणी HPMC आणि HPS मॅट्रिक्सला पातळ करू शकते, पॉलिमर चेनमधील बल कमी करू शकते आणि पॉलिमर विभागांची गतिशीलता सुधारू शकते. उच्च सापेक्ष आर्द्रतेवर, शुद्ध एचपीएमसी फिल्म्सचे लवचिक मापांक आणि तन्य शक्ती शुद्ध एचपीएस फिल्म्सपेक्षा जास्त होती, परंतु ब्रेकच्या वेळी लांबपणा कमी होता, परिणामी कमी आर्द्रतेच्या परिणामांपेक्षा पूर्णपणे भिन्न होता. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की 75% च्या उच्च आर्द्रतेवर घटक गुणोत्तर असलेल्या संमिश्र चित्रपटांच्या यांत्रिक गुणधर्मांमधील फरक 57% च्या सापेक्ष आर्द्रतेच्या केसच्या तुलनेत कमी आर्द्रतेच्या पूर्णपणे विरुद्ध आहे. उच्च आर्द्रता अंतर्गत, चित्रपटातील आर्द्रता वाढते आणि पाण्याचा केवळ पॉलिमर मॅट्रिक्सवर विशिष्ट प्लास्टिसाइझिंग प्रभाव पडत नाही, तर स्टार्चच्या पुनर्स्थापनास देखील प्रोत्साहन देते. एचपीएमसीच्या तुलनेत, एचपीएसमध्ये पुन:पुन्हा स्थापित करण्याची प्रवृत्ती अधिक आहे, त्यामुळे एचपीएसवरील सापेक्ष आर्द्रतेचा प्रभाव एचपीएमसीच्या तुलनेत खूपच जास्त आहे.

अंजीर. 3-5 HPS/HPMC चित्रपटांचे तन्य गुणधर्म भिन्न HPS/HPMC गुणोत्तर भिन्न सापेक्ष नम्रता (RH) परिस्थितीत समतोल. *: भिन्न संख्या अक्षरे विविध RH सह लक्षणीय भिन्न आहेत, पूर्ण प्रबंधात लागू केली आहेत

3.3.6 खाद्य संमिश्र चित्रपटांच्या ऑक्सिजन पारगम्यतेचे विश्लेषण

खाद्यपदार्थांचे शेल्फ लाइफ वाढवण्यासाठी खाद्यपदार्थ संमिश्र फिल्मचा वापर अन्न पॅकेजिंग मटेरियल म्हणून केला जातो आणि त्याची ऑक्सिजन अडथळा कार्यप्रदर्शन हे एक महत्त्वाचे संकेतक आहे. म्हणून, HPMC/HPS च्या भिन्न गुणोत्तरांसह खाद्य फिल्म्सचे ऑक्सिजन प्रसारण दर 23 °C तापमानात मोजले गेले आणि परिणाम आकृती 3-6 मध्ये दर्शविलेले आहेत. आकृतीवरून हे पाहिले जाऊ शकते की शुद्ध एचपीएस झिल्लीची ऑक्सिजन पारगम्यता शुद्ध एचपीएमसी झिल्लीपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी आहे, हे दर्शविते की एचपीएस झिल्लीमध्ये एचपीएमसी झिल्लीपेक्षा चांगले ऑक्सिजन अवरोध गुणधर्म आहेत. कमी स्निग्धता आणि आकारहीन प्रदेशांच्या अस्तित्वामुळे, HPMC चित्रपटात तुलनेने सैल कमी-घनतेचे नेटवर्क संरचना तयार करणे सोपे आहे; HPS च्या तुलनेत, त्याची पुन:पुन्हा पुनर्रचना करण्याची प्रवृत्ती जास्त आहे आणि चित्रपटात दाट रचना तयार करणे सोपे आहे. इतर पॉलिमर [१३९, ३०१, ३३५, ३३६] च्या तुलनेत स्टार्च फिल्म्समध्ये चांगले ऑक्सिजन अडथळा गुणधर्म असल्याचे अनेक अभ्यासातून दिसून आले आहे.

अंजीर. 3-6 HPS/HPMC मिश्रित चित्रपटांची ऑक्सिजन पारगम्यता

HPS ची जोडणी HPMC झिल्लीची ऑक्सिजन पारगम्यता लक्षणीयरीत्या कमी करू शकते आणि HPS सामग्रीच्या वाढीसह संमिश्र झिल्लीची ऑक्सिजन पारगम्यता झपाट्याने कमी होते. ऑक्सिजन-अभेद्य एचपीएस जोडल्याने संमिश्र झिल्लीतील ऑक्सिजन वाहिनीची कासवता वाढू शकते, ज्यामुळे ऑक्सिजन प्रवेश दर कमी होतो आणि शेवटी ऑक्सिजन पारगम्यता कमी होते. इतर मूळ स्टार्च [१३९,३०१] साठी तत्सम परिणाम नोंदवले गेले आहेत.

3.4 या प्रकरणाचा सारांश

या प्रकरणात, मुख्य कच्चा माल म्हणून HPMC आणि HPS चा वापर करून, आणि पॉलिथिलीन ग्लायकोलला प्लास्टिसायझर म्हणून जोडून, ​​HPMC/HPS च्या विविध गुणोत्तरांसह खाद्य संमिश्र चित्रपट कास्टिंग पद्धतीने तयार केले गेले. घटकांच्या अंतर्निहित गुणधर्मांचा प्रभाव आणि मिश्रित पडद्याच्या सूक्ष्म आकारविज्ञानावरील कंपाऊंडिंग रेशोचा इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी स्कॅनिंग करून अभ्यास केला गेला; संमिश्र झिल्लीच्या यांत्रिक गुणधर्मांचा यांत्रिक गुणधर्म परीक्षकाने अभ्यास केला. घटकांच्या अंतर्निहित गुणधर्मांचा प्रभाव आणि ऑक्सिजन अवरोध गुणधर्म आणि मिश्रित फिल्मच्या प्रकाश संप्रेषणावरील मिश्रित गुणोत्तर यांचा ऑक्सिजन ट्रान्समिटन्स टेस्टर आणि यूव्ही-व्हिस स्पेक्ट्रोफोटोमीटरने अभ्यास केला. स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी, थर्मोग्राविमेट्रिक विश्लेषण आणि डायनॅमिक थर्मल विश्लेषण वापरले गेले. कोल्ड-हॉट जेल कंपाऊंड सिस्टमची सुसंगतता आणि फेज पृथक्करणाचा अभ्यास करण्यासाठी यांत्रिक विश्लेषण आणि इतर विश्लेषणात्मक पद्धती वापरल्या गेल्या. मुख्य निष्कर्ष खालीलप्रमाणे आहेत:

1. शुद्ध HPMC च्या तुलनेत, शुद्ध HPS एक एकसंध आणि गुळगुळीत सूक्ष्म पृष्ठभाग आकारविज्ञान तयार करणे सोपे आहे. हे मुख्यतः थंड होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान स्टार्चच्या जलीय द्रावणात स्टार्च मॅक्रोमोलेक्यूल्स (अमायलोज रेणू आणि अमायलोपेक्टिन रेणू) च्या चांगल्या आण्विक पुनर्रचनामुळे होते.
2. उच्च एचपीएमसी सामग्रीसह संयुगे एकसंध झिल्ली संरचना तयार करण्याची अधिक शक्यता असते. हे प्रामुख्याने HPMC आणि HPS च्या जेल गुणधर्मांवर आधारित आहे. फिल्म-फॉर्मिंग तपमानावर, HPMC आणि HPS अनुक्रमे कमी-स्निग्धता समाधान स्थिती आणि उच्च-व्हिस्कोसिटी जेल स्थिती दर्शवतात. उच्च-स्निग्धता विखुरलेली अवस्था कमी-स्निग्धता सतत टप्प्यात विखुरली जाते. , एकसंध प्रणाली तयार करणे सोपे आहे.
3. HPMC/HPS संमिश्र चित्रपटांच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर सापेक्ष आर्द्रतेचा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो आणि HPS सामग्रीच्या वाढीसह त्याच्या प्रभावाची डिग्री वाढते. कमी सापेक्ष आर्द्रतेवर, एचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह मिश्रित चित्रपटांचे लवचिक मापांक आणि तन्य शक्ती दोन्ही वाढले, आणि संमिश्र चित्रपटांच्या ब्रेकच्या वेळी वाढवणे शुद्ध घटक चित्रपटांपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी होते. सापेक्ष आर्द्रतेच्या वाढीसह, संमिश्र फिल्मचे लवचिक मापांक आणि तन्य शक्ती कमी झाली आणि ब्रेकच्या वेळी लांबलचकता लक्षणीय वाढली आणि संमिश्र फिल्मचे यांत्रिक गुणधर्म आणि कंपाऊंडिंग गुणोत्तर यांच्यातील संबंधाने पूर्णपणे विरुद्ध बदल नमुना दर्शविला. सापेक्ष आर्द्रता. वेगवेगळ्या कंपाऊंडिंग रेशोसह संमिश्र झिल्लीचे यांत्रिक गुणधर्म वेगवेगळ्या सापेक्ष आर्द्रतेच्या परिस्थितीत छेदन दर्शवतात, जे वेगवेगळ्या अनुप्रयोग आवश्यकतांनुसार उत्पादनाची कार्यक्षमता ऑप्टिमाइझ करण्याची शक्यता प्रदान करते.
4. एचपीएसच्या जोडणीमुळे संमिश्र झिल्लीच्या ऑक्सिजन अडथळा गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय सुधारणा झाली. एचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह संमिश्र झिल्लीची ऑक्सिजन पारगम्यता झपाट्याने कमी झाली.
5. एचपीएमसी/एचपीएस कोल्ड आणि हॉट जेल कंपाऊंड सिस्टममध्ये, दोन घटकांमध्ये एक विशिष्ट सुसंगतता आहे. सर्व संमिश्र चित्रपटांच्या SEM प्रतिमांमध्ये कोणताही स्पष्ट द्वि-चरण इंटरफेस आढळला नाही, बहुतेक संमिश्र चित्रपटांमध्ये DMA निकालांमध्ये फक्त एकच काचेचा संक्रमण बिंदू होता आणि बहुतेक संमिश्रांच्या DTG वक्रांमध्ये फक्त एक थर्मल डिग्रेडेशन पीक दिसून आला. चित्रपट हे दर्शविते की HPMC आणि HPS मध्ये एक विशिष्ट वर्णनात्मकता आहे.

वरील प्रायोगिक परिणाम दर्शवितात की HPS आणि HPMC च्या कंपाउंडिंगमुळे HPMC खाण्यायोग्य चित्रपटाचा उत्पादन खर्च कमी होतोच, परंतु त्याची कार्यक्षमता देखील सुधारू शकते. खाद्य संमिश्र फिल्मचे यांत्रिक गुणधर्म, ऑक्सिजन अडथळा गुणधर्म आणि ऑप्टिकल गुणधर्म दोन घटकांचे मिश्रित गुणोत्तर आणि बाह्य वातावरणातील सापेक्ष आर्द्रता समायोजित करून प्राप्त केले जाऊ शकतात.

धडा 4 मायक्रोमॉर्फोलॉजी आणि एचपीएमसी/एचपीएस कंपाउंड सिस्टमच्या यांत्रिक गुणधर्मांमधील संबंध

धातू मिश्रधातू मिक्सिंग दरम्यान उच्च मिक्सिंग एन्ट्रॉपीच्या तुलनेत, पॉलिमर कंपाउंडिंग दरम्यान मिक्सिंग एन्ट्रॉपी सामान्यतः खूप लहान असते आणि कंपाउंडिंग दरम्यान कंपाउंडिंगची उष्णता सामान्यतः सकारात्मक असते, परिणामी पॉलिमर कंपाउंडिंग प्रक्रिया होते. गिब्स फ्री एनर्जी मधील बदल सकारात्मक आहे (���>), म्हणून, पॉलिमर फॉर्म्युलेशन फेज-विभक्त दोन-फेज सिस्टीम तयार करतात आणि पूर्णपणे सुसंगत पॉलिमर फॉर्म्युलेशन फारच दुर्मिळ आहेत [२४२].

मिश्रित संयुग प्रणाली सामान्यत: थर्मोडायनामिक्समध्ये आण्विक-स्तरीय चुकीचीता प्राप्त करू शकतात आणि एकसंध संयुगे तयार करू शकतात, म्हणून बहुतेक पॉलिमर कंपाऊंड सिस्टम अमिसिबल असतात. तथापि, बऱ्याच पॉलिमर कंपाऊंड सिस्टम विशिष्ट परिस्थितींमध्ये सुसंगत स्थितीत पोहोचू शकतात आणि विशिष्ट सुसंगततेसह कंपाउंड सिस्टम बनू शकतात [257].

मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म जसे की पॉलिमर संमिश्र प्रणालींचे यांत्रिक गुणधर्म त्यांच्या घटकांच्या परस्परसंवाद आणि फेज मॉर्फोलॉजीवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून असतात, विशेषत: घटकांमधील सुसंगतता आणि सतत आणि विखुरलेल्या टप्प्यांची रचना [301]. म्हणून, संमिश्र प्रणालीच्या सूक्ष्म आकारविज्ञान आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांचा अभ्यास करणे आणि त्यांच्यातील संबंध प्रस्थापित करणे हे खूप महत्वाचे आहे, जे संमिश्र प्रणालीची फेज रचना आणि सुसंगतता नियंत्रित करून संमिश्र सामग्रीचे गुणधर्म नियंत्रित करण्यासाठी खूप महत्वाचे आहे.

जटिल प्रणालीच्या आकृतीशास्त्र आणि फेज आकृतीचा अभ्यास करण्याच्या प्रक्रियेत, भिन्न घटक वेगळे करण्यासाठी योग्य माध्यम निवडणे फार महत्वाचे आहे. तथापि, HPMC आणि HPS मधील फरक करणे खूप कठीण आहे, कारण दोन्हीमध्ये चांगली पारदर्शकता आणि समान अपवर्तक निर्देशांक आहे, त्यामुळे ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपीद्वारे दोन घटक वेगळे करणे कठीण आहे; याव्यतिरिक्त, दोन्ही सेंद्रिय कार्बन-आधारित सामग्री असल्यामुळे, दोन्हीमध्ये समान ऊर्जा शोषण आहे, त्यामुळे घटकांच्या जोडीला अचूकपणे वेगळे करणे इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी स्कॅन करणे देखील कठीण आहे. फूरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी 1180-953 सेमी-1 आणि अमाइड बँड 1750-1483 सेमी-1 [52, 1180-1483 मधील पॉलिसेकेराइड बँडच्या क्षेत्रफळाच्या गुणोत्तराद्वारे प्रोटीन-स्टार्च कॉम्प्लेक्स प्रणालीच्या आकारविज्ञान आणि फेज आकृतीमधील बदल प्रतिबिंबित करू शकते. 337], परंतु हे तंत्र अतिशय क्लिष्ट आहे आणि HPMC/HPS संकरित प्रणालींसाठी पुरेसा कॉन्ट्रास्ट निर्माण करण्यासाठी विशेषत: सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन फूरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड तंत्राची आवश्यकता असते. ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी आणि स्मॉल-एंगल एक्स-रे स्कॅटरिंग यासारख्या घटकांचे हे पृथक्करण साध्य करण्यासाठी तंत्रे देखील आहेत, परंतु ही तंत्रे सहसा जटिल असतात [338]. या विषयात, साध्या आयोडीन डाईंग ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप विश्लेषण पद्धतीचा वापर केला जातो, आणि अमायलोज हेलिकल स्ट्रक्चरचा शेवटचा गट आयोडीनवर प्रतिक्रिया देऊन समावेशन कॉम्प्लेक्स तयार करू शकतो हे तत्त्व आयोडीन डाईंगद्वारे एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टमला रंगविण्यासाठी वापरले जाते, त्यामुळे HPS घटक HPMC घटकांपासून प्रकाश सूक्ष्मदर्शकाखाली त्यांच्या वेगवेगळ्या रंगांनी वेगळे केले गेले. म्हणून, आयोडीन डाईंग ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप विश्लेषण पद्धत ही स्टार्च-आधारित जटिल प्रणालींच्या आकारविज्ञान आणि फेज आकृतीसाठी एक सोपी आणि प्रभावी संशोधन पद्धत आहे.

या प्रकरणामध्ये, आयोडीन डाईंग ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप विश्लेषणाद्वारे एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड प्रणालीच्या सूक्ष्म आकारविज्ञान, फेज वितरण, फेज संक्रमण आणि इतर सूक्ष्म संरचनांचा अभ्यास केला गेला; आणि यांत्रिक गुणधर्म आणि इतर मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म; आणि विविध सोल्युशन सांद्रता आणि कंपाऊंडिंग गुणोत्तरांच्या सूक्ष्म आकारविज्ञान आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांच्या परस्परसंबंध विश्लेषणाद्वारे, HPMC/HPS कंपाऊंड प्रणालीच्या सूक्ष्म संरचना आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांमधील संबंध स्थापित केला गेला, HPMC/HPS नियंत्रित करण्यासाठी. संमिश्र सामग्रीच्या गुणधर्मांसाठी आधार द्या.

4.1 साहित्य आणि उपकरणे

4.1.1 मुख्य प्रायोगिक साहित्य

4.2 प्रायोगिक पद्धत

4.2.1 HPMC/HPS कंपाऊंड द्रावण तयार करणे

HPMC द्रावण आणि HPS द्रावण 3%, 5%, 7% आणि 9% एकाग्रतेवर तयार करा, तयारी पद्धतीसाठी 2.2.1 पहा. एचपीएमसी सोल्यूशन आणि एचपीएस सोल्यूशन 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: नुसार मिसळा 100 भिन्न गुणोत्तरे 250 rmp/min च्या वेगाने 21 °C वर 30 मिनिटांसाठी मिसळली गेली आणि भिन्न एकाग्रता आणि भिन्न गुणोत्तरांसह मिश्र समाधाने प्राप्त झाली.

4.2.2 HPMC/HPS संमिश्र झिल्ली तयार करणे

३.२.१ पहा.

4.2.3 HPMC/HPS संमिश्र कॅप्सूल तयार करणे

2.2.1 मध्ये पद्धतीद्वारे तयार केलेल्या द्रावणाचा संदर्भ घ्या, बुडविण्यासाठी स्टेनलेस-स्टीलचा साचा वापरा आणि 37 °C वर वाळवा. वाळलेल्या कॅप्सूल बाहेर काढा, जास्तीचे कापून टाका आणि एक जोडी तयार करण्यासाठी एकत्र ठेवा.

4.2.4 HPMC/HPS संमिश्र फिल्म ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप

4.2.4.1 ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपी विश्लेषणाची तत्त्वे

ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप बहिर्गोल भिंगाद्वारे आवर्धक इमेजिंगच्या ऑप्टिकल तत्त्वाचा वापर करते आणि डोळ्यांपर्यंत जवळच्या लहान पदार्थांचा उघडणारा कोन विस्तृत करण्यासाठी आणि मानवी डोळ्याद्वारे ओळखल्या जाऊ शकत नाहीत अशा लहान पदार्थांचा आकार वाढवण्यासाठी दोन अभिसरण लेन्स वापरतात. जोपर्यंत पदार्थांचा आकार मानवी डोळ्याद्वारे ओळखता येत नाही.

4.2.4.2 चाचणी पद्धत

एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सोल्यूशन्स विविध सांद्रता आणि कंपाऊंडिंग रेशो 21 डिग्री सेल्सिअस वर काढले गेले, काचेच्या स्लाइडवर टाकले गेले, पातळ थरात टाकले गेले आणि त्याच तापमानात वाळवले गेले. फिल्म्स 1% आयोडीन द्रावणाने डागलेले होते (1 ग्रॅम आयोडीन आणि 10 ग्रॅम पोटॅशियम आयोडाइड 100-मिली व्हॉल्यूमेट्रिक फ्लास्कमध्ये ठेवण्यात आले होते आणि इथेनॉलमध्ये विरघळले होते), निरीक्षणासाठी आणि फोटो काढण्यासाठी प्रकाश सूक्ष्मदर्शकाच्या क्षेत्रात ठेवले होते.

4.2.5 HPMC/HPS संमिश्र फिल्मचे प्रकाश संप्रेषण

4.2.5.1 यूव्ही-व्हिस स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रीचे विश्लेषण सिद्धांत

3.2.3.1 प्रमाणेच.

४.२.५.१ चाचणी पद्धत

3.2.3.2 पहा.

4.2.6 HPMC/HPS संमिश्र चित्रपटांचे तन्य गुणधर्म

4.2.6.1 तन्य गुणधर्म विश्लेषणाचा सिद्धांत

3.2.3.1 प्रमाणेच.

४.२.६.१ चाचणी पद्धत

48 तासांसाठी 73% आर्द्रता समतोल केल्यानंतर नमुने तपासण्यात आले. चाचणी पद्धतीसाठी 3.2.3.2 पहा.

4.3 परिणाम आणि चर्चा

4.3.1 उत्पादन पारदर्शकता निरीक्षण

आकृती 4-1 70:30 कंपाउंडिंग रेशोमध्ये HPMC आणि HPS एकत्र करून तयार केलेले खाद्य चित्रपट आणि कॅप्सूल दाखवते. आकृतीवरून पाहिल्याप्रमाणे, उत्पादनांमध्ये चांगली पारदर्शकता आहे, जे सूचित करते की HPMC आणि HPS मध्ये समान अपवर्तक निर्देशांक आहेत आणि दोघांचे मिश्रण केल्यानंतर एकसंध संयुग मिळू शकतो.

4.3.2 डाग पडण्यापूर्वी आणि नंतर एचपीएमसी/एचपीएस कॉम्प्लेक्सच्या ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप प्रतिमा

आकृती 4-2 ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शकाखाली पाहिल्या गेलेल्या वेगवेगळ्या कंपाउंडिंग गुणोत्तरांसह एचपीएमसी/एचपीएस कॉम्प्लेक्सच्या डाईंगपूर्वी आणि नंतर वैशिष्ट्यपूर्ण आकारविज्ञान दर्शविते. आकृतीवरून पाहिल्याप्रमाणे, डाग नसलेल्या आकृतीमध्ये एचपीएमसी फेज आणि एचपीएस फेज वेगळे करणे कठीण आहे; रंगवलेले शुद्ध एचपीएमसी आणि शुद्ध एचपीएस त्यांचे स्वतःचे वेगळे रंग दाखवतात, कारण एचपीएस आणि आयोडीनची आयोडीनच्या डागातून होणारी प्रतिक्रिया त्याचा रंग गडद होतो. म्हणून, एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीममधील दोन टप्पे सहज आणि स्पष्टपणे वेगळे केले जातात, जे पुढे हे सिद्ध करतात की एचपीएमसी आणि एचपीएस मिसळण्यायोग्य नाहीत आणि एकसंध कंपाऊंड तयार करू शकत नाहीत. आकृतीवरून पाहिल्याप्रमाणे, HPS सामग्री जसजशी वाढत जाते, तसतसे आकृतीतील गडद क्षेत्राचे क्षेत्र (HPS फेज) अपेक्षेप्रमाणे वाढतच जाते, अशा प्रकारे या प्रक्रियेदरम्यान दोन-टप्प्यांची पुनर्रचना होत असल्याची पुष्टी होते. जेव्हा एचपीएमसीची सामग्री 40% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा एचपीएमसी सतत टप्प्याची स्थिती दर्शवते आणि एचपीएस हे एचपीएमसीच्या सतत टप्प्यात विखुरलेले फेज म्हणून विखुरले जाते. याउलट, जेव्हा एचपीएमसीची सामग्री 40% पेक्षा कमी असते, तेव्हा एचपीएस सतत टप्प्याची स्थिती दर्शवते आणि एचपीएमसी एचपीएसच्या सतत टप्प्यात विखुरलेल्या टप्प्यात विखुरली जाते. म्हणून, 5% HPMC/HPS कंपाउंड सोल्युशनमध्ये, HPS सामग्रीच्या वाढीसह, जेव्हा कंपाऊंड गुणोत्तर HPMC/HPS 40:60 होते तेव्हा उलट घडले. सुरुवातीच्या HPMC टप्प्यापासून नंतरच्या HPS टप्प्यात सतत टप्पा बदलतो. फेज आकाराचे निरीक्षण करून, हे दिसून येते की एचपीएस मॅट्रिक्समधील एचपीएमसी फेज विखुरल्यानंतर गोलाकार आहे, तर एचपीएमसी मॅट्रिक्समधील एचपीएस टप्प्याचा विखुरलेला आकार अधिक अनियमित आहे.

शिवाय, डाईंग केल्यानंतर (मेसोफेस परिस्थितीचा विचार न करता) एचपीएमसी/एचपीएस कॉम्प्लेक्समधील फिकट रंगाचे क्षेत्र (एचपीएमसी) ते गडद रंगाचे क्षेत्र (एचपीएस) यांचे गुणोत्तर मोजून असे आढळून आले की, आकृतीतील HPMC (हलका रंग)/HPS (गडद रंग) हे गुणोत्तर नेहमी वास्तविक HPMC/HPS कंपाऊंड गुणोत्तरापेक्षा मोठे असते. उदाहरणार्थ, HPMC/HPS कंपाऊंडच्या 50:50 च्या कंपाऊंड रेशोसह स्टेनिंग डायग्राममध्ये, इंटरफेस क्षेत्रामध्ये HPS चे क्षेत्रफळ मोजले जात नाही आणि प्रकाश/गडद क्षेत्राचे गुणोत्तर 71/29 आहे. हा परिणाम HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीमध्ये मोठ्या संख्येने मेसोफेसेसच्या अस्तित्वाची पुष्टी करतो.

हे सर्वज्ञात आहे की पूर्णपणे सुसंगत पॉलिमर कंपाउंडिंग सिस्टीम अत्यंत दुर्मिळ आहेत कारण पॉलिमर कंपाउंडिंग प्रक्रियेदरम्यान, कंपाउंडिंगची उष्णता सामान्यतः सकारात्मक असते आणि कंपाऊंडिंगची एन्ट्रॉपी सामान्यतः थोडा बदलते, त्यामुळे कंपाउंडिंग दरम्यान मुक्त ऊर्जा सकारात्मक मूल्यात बदलते. तथापि, एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीममध्ये, एचपीएमसी आणि एचपीएस अजूनही अधिक प्रमाणात सुसंगतता दर्शविण्याचे आश्वासन देत आहेत, कारण एचपीएमसी आणि एचपीएस हे दोन्ही हायड्रोफिलिक पॉलिसेकेराइड आहेत, त्यांच्याकडे समान संरचनात्मक एकक आहे - ग्लूकोज, आणि समान कार्यात्मक गट सुधारित केला जातो. hydroxypropyl. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीममधील अनेक मेसोफेसेसची घटना हे देखील सूचित करते की कंपाऊंडमधील एचपीएमसी आणि एचपीएसमध्ये काही प्रमाणात सुसंगतता आहे आणि प्लास्टिसायझर जोडलेल्या स्टार्च-पॉलीविनाइल अल्कोहोल मिश्रण प्रणालीमध्येही अशीच घटना घडते. देखील दिसू लागले [३३९].

4.3.3 सूक्ष्म आकारविज्ञान आणि संयुग प्रणालीचे मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म यांच्यातील संबंध

HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीची आकारविज्ञान, फेज विभक्त घटना, पारदर्शकता आणि यांत्रिक गुणधर्म यांच्यातील संबंधांचा तपशीलवार अभ्यास करण्यात आला. आकृती 4-3 एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टमच्या पारदर्शकता आणि तन्य मॉड्यूलससारख्या मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांवर एचपीएस सामग्रीचा प्रभाव दर्शविते. आकृतीवरून असे दिसून येते की शुद्ध HPMC ची पारदर्शकता शुद्ध HPS पेक्षा जास्त आहे, मुख्यत: स्टार्चच्या पुन:पुन्हा स्क्रिप्टीकरणामुळे HPS ची पारदर्शकता कमी होते आणि स्टार्चचे हायड्रॉक्सीप्रोपील बदल हे देखील पारदर्शकता कमी होण्याचे एक महत्त्वाचे कारण आहे. एचपीएस [३४०, ३४१]. आकृतीवरून हे आढळू शकते की HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीमचे प्रसारण HPS सामग्रीच्या फरकासह किमान मूल्य असेल. 70% पेक्षा कमी एचपीएस सामग्रीच्या श्रेणीतील कंपाऊंड सिस्टमचे संप्रेषण, यासह वाढतेiएचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह टी कमी होते; जेव्हा HPS सामग्री 70% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा ती HPS सामग्रीच्या वाढीसह वाढते. या घटनेचा अर्थ असा आहे की एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीम अमिसिबल आहे, कारण सिस्टीमच्या फेज सेपरेशनच्या घटनेमुळे प्रकाश संप्रेषण कमी होते. याउलट, यंग्स मोड्यूलस ऑफ कंपाऊंड सिस्टीम देखील वेगवेगळ्या प्रमाणात कमीत कमी बिंदू दिसू लागले आणि यंगचे मॉड्यूलस एचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह कमी होत गेले आणि एचपीएस सामग्री 60% असताना सर्वात कमी बिंदूवर पोहोचली. मापांक वाढतच गेला आणि मापांक किंचित वाढला. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमच्या यंग्स मोड्यूलसने किमान मूल्य दाखवले, ज्याने कंपाऊंड सिस्टीम एक अविचल प्रणाली असल्याचे देखील सूचित केले. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमचा प्रकाश संप्रेषणाचा सर्वात कमी बिंदू एचपीएमसी सतत फेज ते विखुरलेल्या फेजच्या फेज संक्रमण बिंदूशी सुसंगत आहे आणि आकृती 4-2 मधील यंगच्या मॉड्यूलस मूल्याचा सर्वात कमी बिंदू आहे.

4.3.4 कंपाऊंड सिस्टमच्या सूक्ष्म आकारविज्ञानावर द्रावणाच्या एकाग्रतेचा प्रभाव

आकृती 4-4 HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीमच्या आकारविज्ञान आणि फेज संक्रमणावर द्रावणाच्या एकाग्रतेचा प्रभाव दर्शविते. आकृतीवरून पाहिल्याप्रमाणे, 3% HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीमची कमी एकाग्रता, HPMC/HPS च्या कंपाऊंड गुणोत्तरामध्ये 40:60 आहे, सह-अखंड रचना दिसून येते; 7% द्रावणाच्या उच्च एकाग्रतेमध्ये, ही सह-अखंड रचना आकृतीमध्ये 50:50 च्या चक्रवाढ गुणोत्तरासह दिसून येते. हा परिणाम दर्शवितो की एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमच्या फेज ट्रांझिशन पॉईंटमध्ये विशिष्ट एकाग्रता अवलंबित्व असते आणि फेज ट्रांझिशनचे एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड रेशो कंपाऊंड सोल्यूशन एकाग्रतेच्या वाढीसह वाढते आणि एचपीएस सतत फेज बनवते. . . याव्यतिरिक्त, एचपीएमसी सतत टप्प्यात विखुरलेल्या एचपीएस डोमेनने एकाग्रतेच्या बदलासह समान आकार आणि मॉर्फोलॉजी दर्शविली; HPMC चे विखुरलेले टप्पे HPS सतत टप्प्यात विखुरलेले असताना वेगवेगळ्या एकाग्रतेवर वेगवेगळे आकार आणि आकृतिबंध दाखवले. आणि द्रावणाच्या एकाग्रतेच्या वाढीसह, HPMC चे फैलाव क्षेत्र अधिकाधिक अनियमित होत गेले. या घटनेचे मुख्य कारण म्हणजे HPS द्रावणाची स्निग्धता खोलीच्या तपमानावर HPMC द्रावणापेक्षा खूप जास्त असते आणि HPMC अवस्थेची नीट गोलाकार अवस्था बनण्याची प्रवृत्ती पृष्ठभागावरील ताणामुळे दाबली जाते.

4.3.5 कंपाऊंड सिस्टमच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर द्रावणाच्या एकाग्रतेचा प्रभाव

अंजीर 4-4 च्या आकारविज्ञानाशी सुसंगत, आकृती 4-5 वेगवेगळ्या एकाग्रतेच्या सोल्युशन अंतर्गत तयार झालेल्या संमिश्र चित्रपटांचे तन्य गुणधर्म दर्शविते. आकृतीवरून असे दिसून येते की HPMC/HPS कंपोझिट सिस्टीमच्या ब्रेकमध्ये यंग्सचे मापांक आणि वाढणे हे द्रावण एकाग्रतेच्या वाढीसह कमी होते, जे आकृती 4 मधील एचपीएमसीच्या सतत टप्प्यापासून विखुरलेल्या अवस्थेमध्ये हळूहळू बदलण्याशी सुसंगत आहे. -4. सूक्ष्म मॉर्फोलॉजी सुसंगत आहे. एचपीएमसी होमोपॉलिमरचे यंगचे मॉड्यूलस एचपीएसपेक्षा जास्त असल्याने, एचपीएमसी सतत टप्पा असताना एचपीएमसी/एचपीएस संमिश्र प्रणालीचे यंगचे मॉड्यूलस सुधारले जाईल असा अंदाज आहे.

4.4 या प्रकरणाचा सारांश

या प्रकरणात, HPMC/HPS कंपाऊंड सोल्यूशन्स आणि विविध सांद्रता आणि कंपाऊंडिंग गुणोत्तरांसह खाद्य संमिश्र चित्रपट तयार केले गेले आणि स्टार्चचे टप्पे वेगळे करण्यासाठी आयोडीन स्टेनिंगच्या ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप विश्लेषणाद्वारे HPMC/HPS कंपाऊंड प्रणालीचे सूक्ष्म आकारविज्ञान आणि फेज संक्रमण पाहिले गेले. एचपीएमसी/एचपीएसच्या खाद्य संमिश्र फिल्मचे प्रकाश संप्रेषण आणि यांत्रिक गुणधर्मांचा अभ्यास यूव्ही-विस स्पेक्ट्रोफोटोमीटर आणि यांत्रिक गुणधर्म परीक्षकाद्वारे करण्यात आला आणि कंपाउंडिंग सिस्टमच्या ऑप्टिकल गुणधर्मांवर आणि यांत्रिक गुणधर्मांवर विविध सांद्रता आणि कंपाउंडिंग गुणोत्तरांचा प्रभाव अभ्यासण्यात आला. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमचे मायक्रोस्ट्रक्चर आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांमधील संबंध संमिश्र प्रणालीच्या सूक्ष्म संरचना, जसे की मायक्रोस्ट्रक्चर, फेज ट्रांझिशन आणि फेज सेपरेशन, आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म जसे की ऑप्टिकल गुणधर्म आणि यांत्रिक गुणधर्म एकत्र करून स्थापित केले गेले. मुख्य निष्कर्ष खालीलप्रमाणे आहेत:

1. आयोडीन स्टेनिंगद्वारे स्टार्चचे टप्पे वेगळे करण्यासाठी ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप विश्लेषण पद्धत ही स्टार्च-आधारित संयुग प्रणालींचे आकारविज्ञान आणि फेज संक्रमणाचा अभ्यास करण्यासाठी सर्वात सोपी, थेट आणि प्रभावी पद्धत आहे. आयोडीनच्या डागांसह, स्टार्चचा टप्पा हलक्या मायक्रोस्कोपीखाली गडद आणि गडद दिसतो, तर HPMC डाग नसतो आणि त्यामुळे फिकट रंगाचा दिसतो.
2. HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीम मिसळण्यायोग्य नाही, आणि कंपाऊंड सिस्टीममध्ये फेज ट्रांझिशन पॉईंट आहे आणि या फेज ट्रांझिशन पॉइंटमध्ये विशिष्ट कंपाऊंड रेशो अवलंबन आणि सोल्यूशन एकाग्रता अवलंबन आहे.
3. HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीममध्ये चांगली सुसंगतता आहे आणि कंपाऊंड सिस्टीममध्ये मोठ्या प्रमाणात मेसोफेसेस आहेत. मध्यवर्ती टप्प्यात, कणांच्या अवस्थेत विखुरलेल्या अवस्थेत सततचा टप्पा विखुरला जातो.
4. एचपीएमसी मॅट्रिक्समधील एचपीएसच्या विखुरलेल्या टप्प्याने वेगवेगळ्या एकाग्रतेवर समान गोलाकार आकार दर्शविला; HPMC ने HPS मॅट्रिक्समध्ये अनियमित आकारविज्ञान दर्शविले आणि एकाग्रतेच्या वाढीसह मॉर्फोलॉजीची अनियमितता वाढली.
5. HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीची सूक्ष्म संरचना, फेज संक्रमण, पारदर्शकता आणि यांत्रिक गुणधर्म यांच्यातील संबंध स्थापित केला गेला. a कंपाऊंड सिस्टीमच्या पारदर्शकतेचा सर्वात कमी बिंदू एचपीएमसीच्या सतत टप्प्यापासून विखुरलेल्या टप्प्यापर्यंतच्या फेज संक्रमण बिंदूशी सुसंगत आहे आणि तन्य मॉड्यूलस कमी होण्याच्या किमान बिंदूशी सुसंगत आहे. b सोल्युशनच्या एकाग्रतेच्या वाढीसह यंग्सचे मापांक आणि वाढताना कमी होते, जे संयुग प्रणालीमध्ये सतत टप्प्यापासून विखुरलेल्या अवस्थेपर्यंत एचपीएमसीच्या रूपात्मक बदलाशी संबंधित आहे.

सारांश, HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीचे मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म त्याच्या सूक्ष्म आकृतिबंधाची रचना, फेज संक्रमण, फेज वेगळे करणे आणि इतर घटनांशी जवळून संबंधित आहेत आणि कंपोझिटचे गुणधर्म फेज स्ट्रक्चर आणि कंपोझिटची सुसंगतता नियंत्रित करून नियंत्रित केले जाऊ शकतात. प्रणाली

HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टमच्या रोहोलॉजिकल गुणधर्मांवर HPS हायड्रॉक्सीप्रोपिल सब्स्टिट्यूशन पदवीचा धडा 5 प्रभाव

हे सर्वज्ञात आहे की स्टार्चच्या रासायनिक संरचनेतील लहान बदलांमुळे त्याच्या rheological गुणधर्मांमध्ये नाट्यमय बदल होऊ शकतात. म्हणून, रासायनिक बदल स्टार्च-आधारित उत्पादनांच्या rheological गुणधर्म सुधारण्याची आणि नियंत्रित करण्याची शक्यता देते [342]. या बदल्यात, स्टार्चच्या रासायनिक संरचनेचा प्रभाव त्याच्या rheological गुणधर्मांवर प्रभुत्व मिळवणे स्टार्च-आधारित उत्पादनांचे संरचनात्मक गुणधर्म अधिक चांगल्या प्रकारे समजू शकते आणि सुधारित स्टार्च कार्यात्मक गुणधर्मांसह सुधारित स्टार्चच्या डिझाइनसाठी आधार प्रदान करते [२३५]. Hydroxypropyl स्टार्च हा एक व्यावसायिक सुधारित स्टार्च आहे जो मोठ्या प्रमाणावर अन्न आणि औषधांच्या क्षेत्रात वापरला जातो. हे सामान्यतः क्षारीय परिस्थितीत प्रोपीलीन ऑक्साईडसह मूळ स्टार्चच्या इथरिफिकेशन प्रतिक्रियाद्वारे तयार केले जाते. हायड्रॉक्सीप्रोपिल हा हायड्रोफिलिक गट आहे. स्टार्च आण्विक साखळीमध्ये या गटांचा समावेश केल्याने स्टार्च ग्रॅन्युलची रचना राखणारे इंट्रामोलेक्युलर हायड्रोजन बंध तुटू किंवा कमकुवत होऊ शकतात. म्हणून, हायड्रॉक्सीप्रोपील स्टार्चचे भौतिक-रासायनिक गुणधर्म त्याच्या आण्विक साखळी [२३३, २३५, ३४३, ३४४] वर हायड्रॉक्सीप्रोपील गटांच्या प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीशी संबंधित आहेत.

हायड्रॉक्सीप्रोपील स्टार्चच्या भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांवर हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन पदवीच्या प्रभावाचा अनेक अभ्यासांनी तपास केला आहे. हान वगैरे. हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मेणाचा स्टार्च आणि हायड्रॉक्सीप्रोपील कॉर्नस्टार्चचा कोरियन ग्लूटिनस राइस केकच्या संरचनेवर आणि प्रतिगामी वैशिष्ट्यांवर होणाऱ्या परिणामांचा अभ्यास केला. अभ्यासात असे आढळून आले की हायड्रॉक्सीप्रोपीलेशन स्टार्चचे जिलेटिनायझेशन तापमान कमी करू शकते आणि स्टार्चची पाणी धारण करण्याची क्षमता सुधारू शकते. कामगिरी, आणि कोरियन ग्लूटिनस राइस केक [३४५] मधील स्टार्चच्या वृद्धत्वाच्या घटनेला लक्षणीयरीत्या प्रतिबंधित केले. कौर वगैरे. बटाटा स्टार्चच्या विविध प्रकारांच्या भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांवर हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापनाच्या प्रभावाचा अभ्यास केला, आणि असे आढळले की बटाटा स्टार्चच्या हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापनाची डिग्री वेगवेगळ्या जातींमध्ये बदलते आणि मोठ्या कणांच्या आकारासह स्टार्चच्या गुणधर्मांवर त्याचा प्रभाव अधिक लक्षणीय आहे; hydroxypropylation प्रतिक्रिया स्टार्च ग्रॅन्यूल पृष्ठभाग वर अनेक तुकडे आणि grooves कारणीभूत; hydroxypropyl प्रतिस्थापन सूज गुणधर्म, पाण्यात विद्राव्यता आणि डायमिथाइल सल्फोक्साईडमधील स्टार्चची विद्राव्यता लक्षणीयरीत्या सुधारू शकते आणि स्टार्च पेस्टची पारदर्शकता सुधारू शकते [346]. लावल वगैरे. रताळ्याच्या स्टार्चच्या गुणधर्मांवर हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापनाच्या प्रभावाचा अभ्यास केला. अभ्यासात असे दिसून आले की हायड्रॉक्सीप्रोपील बदलानंतर, स्टार्चची मुक्त सूज क्षमता आणि पाण्यात विद्राव्यता सुधारली गेली; नेटिव्ह स्टार्चचे रीक्रिस्टलायझेशन आणि रेट्रोग्रेडेशन प्रतिबंधित केले होते; पचनक्षमता सुधारली आहे [३४७]. श्मिट्झ आणि इतर. हायड्रॉक्सीप्रोपील टॅपिओका स्टार्च तयार केले आणि त्यात सूज येण्याची क्षमता आणि चिकटपणा, वृद्धत्व कमी आणि फ्रीझ-थॉ स्थिरता जास्त असल्याचे आढळले [३४४].

तथापि, हायड्रॉक्सीप्रोपील स्टार्चच्या rheological गुणधर्मांवर काही अभ्यास आहेत आणि स्टार्च-आधारित संयुग प्रणालीच्या rheological गुणधर्मांवर आणि जेल गुणधर्मांवर हायड्रॉक्सीप्रोपील बदलाचे परिणाम क्वचितच नोंदवले गेले आहेत. चुन वगैरे. कमी-सांद्रता (5%) हायड्रॉक्सीप्रोपिल तांदूळ स्टार्च द्रावणाच्या रिओलॉजीचा अभ्यास केला. परिणामांवरून असे दिसून आले की स्टार्च सोल्यूशनच्या स्थिर-स्थितीवर आणि डायनॅमिक व्हिस्कोइलास्टिकिटीवर हायड्रॉक्सीप्रोपील बदलाचा प्रभाव प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीशी संबंधित होता आणि थोड्या प्रमाणात हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रोपिल प्रतिस्थापन स्टार्च सोल्यूशनच्या rheological गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय बदल करू शकते; स्टार्च सोल्यूशन्सचे स्निग्धता गुणांक प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह कमी होते आणि हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह त्याच्या rheological गुणधर्मांचे तापमान अवलंबित्व वाढते. प्रतिस्थापनाच्या वाढत्या डिग्रीसह रक्कम कमी होते [342]. ली वगैरे. रताळ्याच्या स्टार्चच्या भौतिक गुणधर्मांवर आणि रिओलॉजिकल गुणधर्मांवर हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापनाच्या प्रभावाचा अभ्यास केला आणि परिणामांवरून असे दिसून आले की स्टार्चची सूज क्षमता आणि पाण्यात विरघळण्याची क्षमता हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीच्या वाढीसह वाढली आहे; हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह एन्थाल्पी मूल्य कमी होते; स्निग्धता गुणांक, जटिल स्निग्धता, उत्पन्नाचा ताण, जटिल स्निग्धता आणि स्टार्च सोल्यूशनचे डायनॅमिक मॉड्यूलस हे सर्व हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन पदवी, द्रव निर्देशांक आणि नुकसान घटक वाढल्याने कमी होते ते हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीसह वाढते; स्टार्च ग्लूची जेल ताकद कमी होते, फ्रीझ-थॉ स्थिरता वाढते आणि सिनेरेसिस प्रभाव कमी होतो [२३५].

या प्रकरणात, HPS हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापन पदवीचा परिणाम HPMC/HPS शीत आणि गरम जेल कंपाऊंड प्रणालीच्या rheological गुणधर्म आणि जेल गुणधर्मांवर अभ्यासण्यात आला. संरचनेची निर्मिती आणि रिओलॉजिकल गुणधर्मांमधील संबंध सखोल समजून घेण्यासाठी संक्रमण परिस्थिती खूप महत्त्वाची आहे. याव्यतिरिक्त, इतर समान रिव्हर्स-हीट-कूलिंग जेल सिस्टमसाठी काही सैद्धांतिक मार्गदर्शन प्रदान करण्यासाठी, एचपीएमसी/एचपीएस रिव्हर्स-कूलिंग कंपाऊंड सिस्टमच्या जेलेशन मेकॅनिझमवर प्राथमिक चर्चा करण्यात आली.

5.1 साहित्य आणि उपकरणे

5.1.1 मुख्य प्रायोगिक साहित्य

5.1.2 मुख्य साधने आणि उपकरणे

5.2 प्रायोगिक पद्धत

5.2.1 कंपाऊंड सोल्यूशन तयार करणे

15% एचपीएमसी/एचपीएस कंपाउंड सोल्यूशन्स वेगवेगळ्या कंपाउंडिंग रेशोसह (100/0, 50/50, 0/100) आणि एचपीएस वेगवेगळ्या हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन अंशांसह (G80, A939, A1081) तयार केले गेले. A1081, A939, HPMC आणि त्यांचे कंपाऊंड सोल्युशन तयार करण्याच्या पद्धती 2.2.1 मध्ये दर्शविल्या आहेत. G80 आणि HPMC सह त्याचे मिश्रित द्रावण ऑटोक्लेव्हमध्ये 1500psi आणि 110°C च्या परिस्थितीत ढवळून जिलेटिनाइज्ड केले जातात, कारण G80 नेटिव्ह स्टार्चमध्ये अमायलोज (80%) जास्त असते आणि त्याचे जिलेटिनायझेशन तापमान 100 °C पेक्षा जास्त असते, जे होऊ शकत नाही. मूळ वॉटर-बाथ जिलेटिनायझेशन पद्धतीने पोहोचले [348].

5.2.2 एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापनाच्या विविध अंशांसह एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सोल्यूशन्सचे रिओलॉजिकल गुणधर्म

5.2.2.1 rheological विश्लेषण तत्त्व

2.2.2.1 प्रमाणेच

5.2.2.2 फ्लो मोड चाचणी पद्धत

60 मिमी व्यासासह समांतर प्लेट क्लॅम्प वापरला गेला आणि प्लेटमधील अंतर 1 मिमीवर सेट केले गेले.

1. प्री-शिअर फ्लो चाचणी पद्धत आणि तीन-स्टेज थिक्सोट्रॉपी आहे. 2.2.2.2 प्रमाणेच.
2. प्री-शिअर आणि थिक्सोट्रॉपिक रिंग थिक्सोट्रॉपीशिवाय फ्लो टेस्ट पद्धत. चाचणी तापमान 25 °C, a. वाढत्या वेगाने कातरणे, कातरणे दर श्रेणी 0-1000 s-1, कातरणे वेळ 1 मिनिट; b सतत कातरणे, कातरणे दर 1000 s-1, कातरणे वेळ 1 मिनिट; c कमी गती कातरणे, कातरणे दर श्रेणी 1000-0s-1 आहे, आणि कातरणे वेळ 1 मिनिट आहे.

5.2.2.3 दोलन मोड चाचणी पद्धत

60 मिमी व्यासासह समांतर प्लेट फिक्स्चर वापरण्यात आले आणि प्लेटमधील अंतर 1 मिमीवर सेट केले गेले.

1. विरूपण व्हेरिएबल स्वीप. चाचणी तापमान 25 °C, वारंवारता 1 Hz, विकृती 0.01-100 %.
2. तापमान स्कॅन. वारंवारता 1 Hz, विकृती 0.1 %, a. गरम प्रक्रिया, तापमान 5-85 °C, गरम दर 2 °C/मिनिट; b कूलिंग प्रक्रिया, तापमान 85-5 °C, कूलिंग रेट 2 °C/मिनिट. चाचणी दरम्यान ओलावा कमी टाळण्यासाठी नमुन्याभोवती सिलिकॉन तेल सील वापरला जातो.
3. वारंवारता स्वीप. तफावत 0.1 %, वारंवारता 1-100 rad/s. चाचण्या अनुक्रमे 5 °C आणि 85 °C तापमानात केल्या गेल्या आणि चाचणीच्या आधी 5 मिनिटे चाचणी तापमानात समतोल करण्यात आल्या.

पॉलिमर सोल्यूशनचे स्टोरेज मॉड्यूलस G′ आणि लॉस मॉड्युलस G″ आणि कोनीय वारंवारता ω यांच्यातील संबंध पॉवर कायद्याचे पालन करतात:

जेथे n′ आणि n″ हे अनुक्रमे log G′-log ω आणि log G″-log ω चे उतार आहेत;

G0′ आणि G0″ हे अनुक्रमे log G′-log ω आणि log G″-log ω चे इंटरसेप्ट्स आहेत.

5.2.3 ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप

5.2.3.1 साधन तत्त्व

4.2.3.1 प्रमाणेच

5.2.3.2 चाचणी पद्धत

3% 5:5 HPMC/HPS कंपाऊंड सोल्यूशन 25 °C, 45 °C, आणि 85 °C च्या वेगवेगळ्या तापमानात बाहेर काढले गेले, त्याच तापमानावर ठेवलेल्या काचेच्या स्लाइडवर टाकले गेले आणि एका पातळ फिल्ममध्ये टाकले गेले. थर द्रावण आणि त्याच तापमानात वाळवले. फिल्म 1% आयोडीन द्रावणाने डागलेल्या होत्या, निरीक्षणासाठी प्रकाश सूक्ष्मदर्शकाच्या क्षेत्रात ठेवल्या होत्या आणि फोटो काढले होते.

5.3 परिणाम आणि चर्चा

5.3.1 स्निग्धता आणि प्रवाह नमुना विश्लेषण

५.३.१.१ प्री-शिअर आणि थिक्सोट्रॉपिक रिंग थिक्सोट्रॉपीशिवाय फ्लो टेस्ट पद्धत

प्री-शिअरिंगशिवाय फ्लो टेस्ट पद्धत आणि थिक्सोट्रॉपिक रिंग थिक्सोट्रॉपिक पद्धतीचा वापर करून, एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सोल्यूशनच्या हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन एचपीएसच्या विविध अंशांसह चिकटपणाचा अभ्यास केला गेला. परिणाम आकृती 5-1 मध्ये दर्शविले आहेत. आकृतीवरून असे पाहिले जाऊ शकते की सर्व नमुन्यांची स्निग्धता ही कातरण शक्तीच्या कृती अंतर्गत कातरणे दर वाढीसह कमी होत जाणारी प्रवृत्ती दर्शवते, कातरणे पातळ होण्याच्या घटना दर्शविते. बहुतेक उच्च-सांद्रता पॉलिमर सोल्यूशन्स किंवा वितळणे मजबूत विघटन आणि कातरणे अंतर्गत आण्विक पुनर्रचना करतात, अशा प्रकारे स्यूडोप्लास्टिक द्रव वर्तन [३०५, ३४९, ३५०] प्रदर्शित करतात. तथापि, एचपीएसच्या एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सोल्यूशन्सच्या वेगवेगळ्या हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन अंशांसह कातरणे भिन्न आहेत.

अंजीर. 5-1 HPS/HPMC सोल्यूशनचे व्हिस्कोसिटीज वि. कातरणे दर HPS च्या वेगवेगळ्या हायड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्रीसह (पूर्व-शिअरिंगशिवाय, घन आणि पोकळ चिन्हे अनुक्रमे वाढणारा दर आणि घटते दर प्रक्रिया दर्शवितात)

आकृतीवरून असे दिसून येते की शुद्ध HPS नमुन्याची स्निग्धता आणि कातरणे पातळ होण्याचे प्रमाण HPMC/HPS कंपाऊंड नमुन्यापेक्षा जास्त आहे, तर HPMC द्रावणाची कातरणे पातळ होण्याचे प्रमाण सर्वात कमी आहे, मुख्यत्वे HPS च्या चिकटपणामुळे कमी तापमानात HPMC पेक्षा लक्षणीय जास्त आहे. या व्यतिरिक्त, HPMC/HPS कंपाऊंड सोल्यूशनसाठी समान कंपाऊंड रेशोसह, HPS हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीसह स्निग्धता वाढते. याचे कारण असे असू शकते कारण स्टार्च रेणूंमध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपाइल गट जोडल्याने इंटरमॉलिक्युलर हायड्रोजन बंध तुटतात आणि त्यामुळे स्टार्च ग्रॅन्युलचे विघटन होते. हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशनने स्टार्चची कातरणे पातळ होण्याची घटना लक्षणीयरीत्या कमी केली आणि मूळ स्टार्चची कातरणे पातळ होण्याची घटना सर्वात स्पष्ट होती. हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन डिग्रीच्या सतत वाढीसह, एचपीएसची कातरणे पातळ होण्याचे प्रमाण हळूहळू कमी होते.

सर्व नमुन्यांमध्ये शिअर स्ट्रेस-शीअर रेट वक्र वर थिक्सोट्रॉपिक रिंग असतात, जे सर्व नमुन्यांमध्ये थिक्सोट्रॉपीची विशिष्ट डिग्री असल्याचे दर्शवते. थिक्सोट्रॉपिक शक्ती थिक्सोट्रॉपिक रिंग क्षेत्राच्या आकाराद्वारे दर्शविली जाते. नमुना जितका अधिक थिक्सोट्रॉपिक असेल [३५१]. नमुना सोल्यूशनचा प्रवाह निर्देशांक n आणि स्निग्धता गुणांक K ची गणना ऑस्टवाल्ड-डी वेले पॉवर कायद्याद्वारे केली जाऊ शकते (समीकरण (2-1) पहा).

तक्ता 5-1 प्रवाह वर्तन निर्देशांक (n) आणि द्रव सुसंगतता निर्देशांक (K) वाढत्या दर आणि घटत्या दर प्रक्रियेदरम्यान आणि HPS/HPMC सोल्यूशनचे थिक्सोट्रॉपी लूप क्षेत्र 25 °C वर HPS च्या भिन्न हायड्रोप्रोपील प्रतिस्थापन डिग्रीसह

तक्ता 5-1 हे शिअरिंग वाढवण्याच्या आणि कमी होण्याच्या प्रक्रियेत HPMC/HPS कंपाऊंड सोल्यूशन्सचे फ्लो इंडेक्स n, व्हिस्कोसिटी गुणांक K आणि थिक्सोट्रॉपिक रिंग क्षेत्र दर्शविते. हे सारणीवरून पाहिले जाऊ शकते की सर्व नमुन्यांचा प्रवाह निर्देशांक n 1 पेक्षा कमी आहे, हे दर्शविते की सर्व नमुना द्रावण स्यूडोप्लास्टिक द्रव आहेत. HPMC/HPS कंपाऊंड प्रणालीसाठी समान HPS hydroxypropyl प्रतिस्थापन पदवी, प्रवाह निर्देशांक n HPMC सामग्रीच्या वाढीसह वाढते, हे दर्शविते की HPMC जोडल्याने कंपाऊंड सोल्यूशन अधिक मजबूत न्यूटोनियन द्रव वैशिष्ट्यांचे प्रदर्शन करते. तथापि, एचपीएमसी सामग्रीच्या वाढीसह, स्निग्धता गुणांक K सतत कमी होत गेला, हे दर्शविते की एचपीएमसी जोडल्याने कंपाऊंड सोल्यूशनची चिकटपणा कमी झाली, कारण स्निग्धता गुणांक K हे स्निग्धतेच्या प्रमाणात होते. वाढत्या शिअर स्टेजमध्ये वेगवेगळ्या हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन अंशांसह शुद्ध HPS चे n मूल्य आणि K मूल्य दोन्ही हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह कमी झाले, हे दर्शविते की हायड्रॉक्सीप्रॉपिलेशन बदल स्टार्चची स्यूडोप्लास्टिकिटी सुधारू शकतात आणि स्टार्च सोल्यूशनची स्निग्धता कमी करू शकतात. याउलट, n चे मूल्य कमी होत असलेल्या कातरण अवस्थेमध्ये प्रतिस्थापन पदवी वाढल्याने वाढते, हे दर्शविते की हाय-स्पीड शीअरिंगनंतर हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन द्रावणाच्या न्यूटोनियन द्रवपदार्थाचे वर्तन सुधारते. HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टमचे n मूल्य आणि K मूल्य HPS हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन आणि HPMC या दोन्हींद्वारे प्रभावित झाले होते, जे त्यांच्या एकत्रित कृतीचे परिणाम होते. वाढत्या कातरण्याच्या अवस्थेच्या तुलनेत, कमी होत असलेल्या कातरण्याच्या अवस्थेतील सर्व नमुन्यांची n मूल्ये मोठी झाली, तर के मूल्ये लहान झाली, हे दर्शविते की कंपाऊंड सोल्यूशनची चिकटपणा हाय-स्पीड शीअरिंगनंतर कमी झाली आहे आणि कंपाऊंड सोल्यूशनचे न्यूटोनियन द्रव वर्तन वर्धित केले गेले. .

एचपीएमसी सामग्रीच्या वाढीसह थिक्सोट्रॉपिक रिंगचे क्षेत्र कमी झाले, हे दर्शविते की एचपीएमसी जोडल्याने कंपाऊंड सोल्यूशनची थिक्सोट्रॉपी कमी झाली आणि त्याची स्थिरता सुधारली. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सोल्यूशनसाठी समान कंपाउंडिंग रेशोसह, थिक्सोट्रॉपिक रिंगचे क्षेत्र एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह कमी होते, हे सूचित करते की हायड्रॉक्सीप्रोपीलेशन एचपीएसची स्थिरता सुधारते.

5.3.1.2 प्री-कटिंग आणि थ्री-स्टेज थिक्सोट्रॉपिक पद्धतीसह कातरणे पद्धत

प्री-शिअरसह कातरण्याची पद्धत एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सोल्यूशनच्या स्निग्धतेच्या बदलाचा अभ्यास करण्यासाठी हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन एचपीएसच्या वेगवेगळ्या अंशांसह शिअर रेटचा अभ्यास करण्यासाठी वापरली गेली. परिणाम आकृती 5-2 मध्ये दर्शविले आहेत. आकृतीवरून हे दिसून येते की HPMC सोल्यूशन जवळजवळ कोणतीही कातरणे पातळ करत नाही, तर इतर नमुने कातरणे पातळ करणे दर्शविते. हे प्री-शिअरिंगशिवाय कातरणे पद्धतीसह प्राप्त झालेल्या परिणामांशी सुसंगत आहे. आकृतीवरून हे देखील पाहिले जाऊ शकते की कमी कातरण दरांवर, उच्च हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापित नमुना पठारी प्रदेश प्रदर्शित करतो.

अंजीर. 5-2 HPS/HPMC सोल्यूशनचे व्हिस्कोसिटीज वि. कातरणे दर HPS च्या वेगवेगळ्या हायड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्रीसह (प्री-शिअरिंगसह)

फिटिंगद्वारे प्राप्त केलेले शून्य-शिअर व्हिस्कोसिटी (h0), प्रवाह निर्देशांक (n) आणि व्हिस्कोसिटी गुणांक (K) तक्ता 5-2 मध्ये दर्शविले आहेत. सारणीवरून, आपण पाहू शकतो की शुद्ध HPS नमुन्यांसाठी, दोन्ही पद्धतींद्वारे प्राप्त केलेली n मूल्ये प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीसह वाढतात, हे दर्शविते की स्टार्च सोल्यूशनचे घन-सारखे वर्तन प्रतिस्थापनाची डिग्री वाढते म्हणून कमी होते. HPMC सामग्रीच्या वाढीसह, सर्व n मूल्यांनी खाली जाणारा कल दर्शविला, हे दर्शविते की HPMC ने सोल्यूशनचे घन सारखे वर्तन कमी केले. हे दर्शविते की दोन पद्धतींचे गुणात्मक विश्लेषण परिणाम सुसंगत आहेत.

वेगवेगळ्या चाचणी पद्धतींतर्गत समान नमुन्यासाठी मिळविलेल्या डेटाची तुलना केल्यास, असे आढळून आले आहे की प्री-शिअरिंगनंतर मिळालेल्या n चे मूल्य प्री-शिअरिंगशिवाय प्राप्त केलेल्या पद्धतीपेक्षा नेहमीच जास्त असते, जे दर्शवते की संमिश्र प्रणाली प्री-शिअरिंगद्वारे प्राप्त होते. -शिअरिंग पद्धत ही एक ठोस आहे जसे की वर्तन पूर्व-शिअरिंगशिवाय पद्धतीद्वारे मोजल्या गेलेल्यापेक्षा कमी असते. याचे कारण असे की प्री-शिअर शिवाय चाचणीत मिळालेला अंतिम निकाल हा प्रत्यक्षात कातरणे दर आणि कातरणे वेळ यांच्या एकत्रित क्रियेचा परिणाम असतो, तर प्री-शिअरसह चाचणी पद्धत प्रथम उच्च कातरणे द्वारे थिक्सोट्रॉपिक प्रभाव ठराविक कालावधीसाठी काढून टाकते. वेळ म्हणून, ही पद्धत कंपाऊंड सिस्टमची कातरणे पातळ करण्याची घटना आणि प्रवाह वैशिष्ट्ये अधिक अचूकपणे निर्धारित करू शकते.

सारणीवरून, आपण हे देखील पाहू शकतो की त्याच कंपाउंडिंग रेशोसाठी (5:5), कंपाउंडिंग सिस्टमचे n मूल्य 1 च्या जवळ आहे आणि प्री-शिअर केलेले n हे हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीसह वाढते हे दर्शविते की HPMC आहे. कंपाऊंड सिस्टीममध्ये एक सतत टप्पा, आणि HPMC चा कमी हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्री असलेल्या स्टार्च नमुन्यांवर अधिक मजबूत प्रभाव पडतो, जो परिणामाशी सुसंगत आहे की उलट पूर्व-शियरिंग न करता प्रतिस्थापन पदवी वाढल्याने n मूल्य वाढते. दोन पद्धतींमध्ये प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंशांसह कंपाऊंड सिस्टीमची K मूल्ये समान आहेत, आणि विशेषत: स्पष्ट कल नाही, तर शून्य-शिअर स्निग्धता स्पष्ट खाली जाणारा कल दर्शविते, कारण शून्य-शिअर स्निग्धता कातरणेपासून स्वतंत्र आहे. दर आंतरिक चिकटपणा पदार्थाचे गुणधर्म अचूकपणे प्रतिबिंबित करू शकते.

अंजीर. 5-3 HPS/HPMC मिश्रित द्रावणाची तीन अंतराल थिक्सोट्रॉपी HPS च्या भिन्न हायड्रोप्रोपिल प्रतिस्थापन पदवीसह

कंपाऊंड सिस्टमच्या थिक्सोट्रॉपिक गुणधर्मांवर हायड्रॉक्सीप्रोपील स्टार्चच्या हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाच्या विविध अंशांच्या प्रभावाचा अभ्यास करण्यासाठी तीन-टप्प्यांवरील थिक्सोट्रॉपिक पद्धतीचा वापर केला गेला. आकृती 5-3 वरून असे दिसून येते की कमी कातरण्याच्या अवस्थेत, HPMC सामग्रीच्या वाढीसह सोल्यूशनची चिकटपणा कमी होते, आणि प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह कमी होते, जी शून्य कातरणे चिकटपणाच्या नियमाशी सुसंगत आहे.

रिकव्हरी स्टेजमध्ये वेगवेगळ्या वेळेनंतर स्ट्रक्चरल रिकव्हरीची डिग्री व्हिस्कोसिटी रिकव्हरी रेट DSR द्वारे व्यक्त केली जाते आणि गणना पद्धत 2.3.2 मध्ये दर्शविली आहे. तक्ता 5-2 वरून असे दिसून येते की त्याच पुनर्प्राप्ती वेळेत, शुद्ध एचपीएसचा डीएसआर शुद्ध एचपीएमसीपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी आहे, ज्याचे मुख्य कारण म्हणजे एचपीएमसी रेणू एक कठोर साखळी आहे आणि त्याची विश्रांती वेळ कमी आहे, आणि रचना थोड्या वेळात पुनर्प्राप्त केली जाऊ शकते. पुनर्प्राप्त एचपीएस एक लवचिक साखळी असताना, तिचा विश्रांतीचा काळ मोठा आहे आणि संरचना पुनर्प्राप्तीसाठी बराच वेळ लागतो. प्रतिस्थापन पदवीच्या वाढीसह, प्रतिस्थापन पदवीच्या वाढीसह शुद्ध एचपीएसचा डीएसआर कमी होतो, हे दर्शविते की हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन स्टार्च आण्विक साखळीची लवचिकता सुधारते आणि एचपीएसच्या विश्रांतीची वेळ अधिक वाढवते. कंपाऊंड सोल्यूशनचा डीएसआर शुद्ध एचपीएस आणि शुद्ध एचपीएमसी नमुन्यांपेक्षा कमी आहे, परंतु एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपीलच्या प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह, कंपाऊंड नमुन्याचा डीएसआर वाढतो, जे दर्शवते की कंपाऊंड सिस्टमची थिक्सोट्रॉपी वाढते. HPS hydroxypropyl प्रतिस्थापन वाढ. हे मूलगामी प्रतिस्थापनाच्या वाढत्या प्रमाणात कमी होते, जे प्री-शिअरिंगशिवाय परिणामांशी सुसंगत असते.

तक्ता 5-2 झिरो शीअर व्हिस्कोसिटी (h0), फ्लो बिहेवियर इंडेक्स (n), फ्लुइड कंसिस्टन्सी इंडेक्स (K) वाढत्या दरादरम्यान आणि HPS/HPMC सोल्यूशनसाठी वेगवेगळ्या हायड्रोप्रोपीलसह विशिष्ट पुनर्प्राप्ती वेळेनंतर संरचना पुनर्प्राप्तीची डिग्री (DSR) HPS च्या प्रतिस्थापन डिग्री 25 °C वर

सारांश, प्री-शिअरिंगशिवाय स्थिर-स्थिती चाचणी आणि थिक्सोट्रॉपिक रिंग थिक्सोट्रॉपी चाचणी मोठ्या कामगिरीतील फरक असलेल्या नमुन्यांचे गुणात्मक विश्लेषण करू शकते, परंतु भिन्न एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन अंशांसह लहान कार्यक्षमतेच्या फरकांसह सोल्यूशनचे संशोधन परिणाम विरुद्ध आहेत. वास्तविक परिणाम, कारण मोजलेले डेटा हे कातरणे दर आणि कातरणे वेळेच्या प्रभावाचे सर्वसमावेशक परिणाम आहेत आणि ते एका व्हेरिएबलचा प्रभाव खरोखर प्रतिबिंबित करू शकत नाहीत.

5.3.2 रेखीय viscoelastic प्रदेश

हे सर्वज्ञात आहे की हायड्रोजेलसाठी, स्टोरेज मॉड्यूलस G′ हे प्रभावी आण्विक साखळींच्या कडकपणा, ताकद आणि संख्येद्वारे निर्धारित केले जाते आणि नुकसान मॉड्यूलस G′ हे लहान रेणू आणि कार्यात्मक गटांच्या स्थलांतर, गती आणि घर्षणाद्वारे निर्धारित केले जाते. . हे कंपन आणि रोटेशन सारख्या घर्षण ऊर्जा वापराद्वारे निर्धारित केले जाते. स्टोरेज मॉड्यूलस G′ आणि लॉस मॉड्यूलस G″ च्या छेदनबिंदूचे अस्तित्व चिन्ह (म्हणजे tan δ = 1). सोल्युशनपासून जेलमध्ये संक्रमणास जेल पॉइंट म्हणतात. स्टोरेज मॉड्यूलस G′ आणि लॉस मॉड्युलस G″ चा वापर सहसा जेलेशन वर्तन, निर्मिती दर आणि जेल नेटवर्क स्ट्रक्चरच्या संरचनात्मक गुणधर्मांचा अभ्यास करण्यासाठी केला जातो [352]. ते जेल नेटवर्क स्ट्रक्चरच्या निर्मिती दरम्यान अंतर्गत संरचना विकास आणि आण्विक संरचना देखील प्रतिबिंबित करू शकतात. परस्परसंवाद [३५३].

आकृती 5-4 एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सोल्यूशन्सचे स्ट्रेन स्वीप वक्र दर्शवते ज्यामध्ये 1 Hz च्या वारंवारतेवर हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन एचपीएसच्या भिन्न अंश आणि 0.01%-100% स्ट्रेन रेंज आहे. आकृतीवरून हे पाहिले जाऊ शकते की खालच्या विकृती क्षेत्रामध्ये (0.01-1%), HPMC वगळता सर्व नमुने G′ > G″ आहेत, जेल स्थिती दर्शवितात. HPMC साठी, G′ संपूर्ण आकारात आहे व्हेरिएबल श्रेणी नेहमी G पेक्षा कमी असते”, HPMC सोल्यूशन स्थितीत असल्याचे दर्शवते. याव्यतिरिक्त, वेगवेगळ्या नमुन्यांच्या व्हिस्कोइलास्टिकिटीचे विरूपण अवलंबित्व भिन्न आहे. G80 नमुन्यासाठी, viscoelasticity ची वारंवारता अवलंबित्व अधिक स्पष्ट आहे: जेव्हा विकृती 0.3% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा असे दिसून येते की G' हळूहळू कमी होते आणि G मध्ये लक्षणीय वाढ होते. वाढ, तसेच टॅन δ मध्ये लक्षणीय वाढ; आणि जेव्हा विकृतीचे प्रमाण 1.7% असते तेव्हा ते एकमेकांना छेदतात, जे दर्शविते की G80 च्या जेल नेटवर्कची रचना विकृतीची रक्कम 1.7% पेक्षा जास्त झाल्यानंतर गंभीरपणे खराब झाली आहे आणि ती सोल्यूशन स्थितीत आहे.

अंजीर. 5-4 स्टोरेज मॉड्यूलस (G′) आणि लॉस मॉड्यूलस (G″) वि. HPS/HPMC साठी स्ट्रेन एचपीएसच्या वेगवेगळ्या हायड्रोप्रॉपिल प्रतिस्थापन डिग्रीसह मिश्रित होतात (घन आणि पोकळ चिन्हे अनुक्रमे G′ आणि G″ उपस्थित आहेत)

अंजीर. HPS च्या भिन्न हायड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन पदवीसह HPMC/HPS मिश्रित द्रावणासाठी 5-5 टॅन δ वि. ताण

आकृतीवरून असे दिसून येते की शुद्ध एचपीएसचा रेखीय व्हिस्कोइलास्टिक प्रदेश हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन डिग्री कमी झाल्यामुळे स्पष्टपणे संकुचित झाला आहे. दुसऱ्या शब्दांत, HPS hydroxypropyl च्या प्रतिस्थापनाची पदवी जसजशी वाढत जाते, तसतसे टॅन δ वक्रातील महत्त्वपूर्ण बदल उच्च विकृती रकमेच्या श्रेणीमध्ये दिसून येतात. विशेषतः, G80 चा रेखीय व्हिस्कोइलास्टिक प्रदेश सर्व नमुन्यांपैकी सर्वात अरुंद आहे. म्हणून, G80 चा रेखीय viscoelastic प्रदेश निर्धारित करण्यासाठी वापरला जातो

खालील चाचण्यांच्या मालिकेत विरूपण व्हेरिएबलचे मूल्य निर्धारित करण्यासाठी निकष. HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीमसाठी समान कंपाउंडिंग रेशोसह, रेखीय व्हिस्कोइलास्टिक प्रदेश देखील HPS च्या हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन पदवी कमी झाल्यामुळे संकुचित होतो, परंतु रेखीय व्हिस्कोइलास्टिक क्षेत्रावरील हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन पदवीचा कमी होणारा प्रभाव इतका स्पष्ट नाही.

5.3.3 गरम आणि थंड दरम्यान व्हिस्कोइलास्टिक गुणधर्म

HPS च्या HPMC/HPS कंपाऊंड सोल्यूशन्सचे डायनॅमिक व्हिस्कोइलास्टिक गुणधर्म हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंशांसह आकृती 5-6 मध्ये दर्शविले आहेत. आकृतीवरून पाहिल्याप्रमाणे, HPMC गरम प्रक्रियेदरम्यान चार टप्पे प्रदर्शित करते: एक प्रारंभिक पठारी प्रदेश, दोन संरचना तयार करण्याचे टप्पे आणि अंतिम पठारी प्रदेश. प्रारंभिक पठारी अवस्थेत, G′ < G″, G′ आणि G″ ची मूल्ये लहान असतात आणि तापमानाच्या वाढीसह किंचित कमी होते, सामान्य द्रव व्हिस्कोइलास्टिक वर्तन दर्शवते. HPMC च्या थर्मल जेलेशनमध्ये G′ आणि G″ (म्हणजे सोल्यूशन-जेल ट्रान्झिशन पॉइंट, सुमारे 49 °C) च्या छेदनबिंदूने बांधलेल्या संरचनेच्या निर्मितीचे दोन वेगळे टप्पे आहेत, जे मागील अहवालांशी सुसंगत आहे. सुसंगत [१६०, ३५४]. उच्च तापमानात, हायड्रोफोबिक असोसिएशन आणि हायड्रोफिलिक असोसिएशनमुळे, एचपीएमसी हळूहळू क्रॉस-नेटवर्क संरचना तयार करते [344, 355, 356]. शेपटीच्या पठारी प्रदेशात, G′ आणि G″ ची मूल्ये जास्त आहेत, जी HPMC जेल नेटवर्कची रचना पूर्णपणे तयार झाल्याचे दर्शवते.

HPMC चे हे चार टप्पे अनुक्रमे उलट क्रमाने दिसतात जसे तापमान कमी होते. G′ आणि G″ चे छेदनबिंदू थंड होण्याच्या अवस्थेत सुमारे 32 °C वर कमी तापमानाच्या प्रदेशात स्थलांतरित होते, जे हिस्टेरेसिस [208] किंवा कमी तापमानात साखळीच्या संक्षेपण परिणामामुळे असू शकते [355]. HPMC प्रमाणेच, इतर नमुने गरम होण्याच्या प्रक्रियेत देखील चार टप्पे असतात आणि थंड होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान उलट करता येणारी घटना घडते. तथापि, G80 आणि A939 G' आणि G" मध्ये छेदन न करता एक सरलीकृत प्रक्रिया दर्शवितात आणि G80 चा वक्र देखील दिसत नाही हे आकृतीवरून पाहिले जाऊ शकते. मागील बाजूस प्लॅटफॉर्म क्षेत्र.

शुद्ध HPS साठी, हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापनाची उच्च डिग्री जेल निर्मितीचे प्रारंभिक आणि अंतिम तापमान दोन्ही बदलू शकते, विशेषत: प्रारंभिक तापमान, जे अनुक्रमे G80, A939 आणि A1081 साठी 61 °C आहे. , 62°C आणि 54°C. याव्यतिरिक्त, HPMC/HPS नमुन्यांसाठी समान कंपाउंडिंग रेशोसह, प्रतिस्थापनाची डिग्री वाढते म्हणून, G′ आणि G″ ची मूल्ये कमी होतात, जी मागील अभ्यासाच्या परिणामांशी सुसंगत आहे [357, 358]. प्रतिस्थापनाची डिग्री वाढते म्हणून, जेलची रचना मऊ होते. म्हणून, हायड्रॉक्सीप्रोपीलेशन नेटिव्ह स्टार्चची ऑर्डर केलेली रचना खंडित करते आणि त्याची हायड्रोफिलिसिटी सुधारते [343].

HPMC/HPS कंपाऊंड नमुन्यांसाठी, G′ आणि G″ दोन्ही HPS हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन पदवीच्या वाढीसह कमी झाले, जे शुद्ध HPS च्या परिणामांशी सुसंगत होते. शिवाय, एचपीएमसीच्या जोडणीसह, प्रतिस्थापन पदवीचा G′ वर लक्षणीय परिणाम झाला होता. G सह प्रभाव कमी स्पष्ट होतो.

सर्व HPMC/HPS संमिश्र नमुन्यांच्या व्हिस्कोइलास्टिक वक्रांनी समान कल दर्शविला, जो कमी तापमानात HPS आणि उच्च तापमानात HPMC शी संबंधित होता. दुसऱ्या शब्दांत, कमी तापमानात, एचपीएस कंपाऊंड सिस्टमच्या व्हिस्कोइलास्टिक गुणधर्मांवर वर्चस्व गाजवते, तर उच्च तापमानात एचपीएमसी कंपाउंड सिस्टमच्या व्हिस्कोइलास्टिक गुणधर्मांचे निर्धारण करते. या निकालाचे श्रेय प्रामुख्याने HPMC ला आहे. विशेषतः, एचपीएस एक कोल्ड जेल आहे, जे गरम झाल्यावर जेल स्थितीपासून सोल्यूशन स्थितीत बदलते; याउलट, HPMC एक गरम जेल आहे, जे हळूहळू वाढत्या तापमान नेटवर्क रचनेसह जेल बनवते. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमसाठी, कमी तापमानात, कंपाऊंड सिस्टीमचे जेल गुणधर्म प्रामुख्याने एचपीएस कोल्ड जेलद्वारे योगदान देतात आणि उच्च तापमानात, उबदार तापमानात, एचपीएमसीचे जेलेशन कंपाऊंड सिस्टममध्ये वर्चस्व गाजवते.

अंजीर. 5-6 स्टोरेज मापांक (G′), लॉस मॉड्युलस (G″) आणि टॅन δ विरुद्ध एचपीएस/एचपीएमसी मिश्रित द्रावणासाठी एचपीएसच्या भिन्न हायड्रोप्रॉपिल प्रतिस्थापन डिग्रीसह तापमान

HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीचे मॉड्यूलस, अपेक्षेप्रमाणे, शुद्ध HPMC आणि शुद्ध HPS च्या मोड्युली दरम्यान आहे. शिवाय, कॉम्प्लेक्स सिस्टम संपूर्ण तापमान स्कॅनिंग श्रेणीमध्ये G′ > G″ प्रदर्शित करते, जे सूचित करते की HPMC आणि HPS दोन्ही अनुक्रमे पाण्याच्या रेणूंसह इंटरमॉलिक्युलर हायड्रोजन बंध तयार करू शकतात आणि एकमेकांसोबत इंटरमॉलिक्युलर हायड्रोजन बंध देखील तयार करू शकतात. याव्यतिरिक्त, नुकसान घटक वक्र वर, सर्व जटिल प्रणालींमध्ये सुमारे 45 °C वर एक टॅन δ शिखर आहे, हे सूचित करते की जटिल प्रणालीमध्ये सतत फेज संक्रमण झाले आहे. पुढील 5.3.6 मध्ये या टप्प्यातील संक्रमणावर चर्चा केली जाईल. चर्चा सुरू ठेवा.

5.3.4 कंपाऊंड व्हिस्कोसिटीवर तापमानाचा प्रभाव

सामग्रीच्या rheological गुणधर्मांवर तापमानाचा प्रभाव समजून घेणे महत्वाचे आहे कारण प्रक्रिया आणि स्टोरेज दरम्यान येऊ शकणाऱ्या तापमानाच्या विस्तृत श्रेणीमुळे [359, 360]. 5 °C - 85 °C च्या श्रेणीमध्ये, HPMC/HPS कंपाऊंड सोल्यूशनच्या विविध अंशांच्या हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन HPS च्या जटिल चिकटपणावर तापमानाचा प्रभाव आकृती 5-7 मध्ये दर्शविला आहे. आकृती 5-7(a) वरून, हे पाहिले जाऊ शकते की शुद्ध HPS ची जटिल स्निग्धता तापमानाच्या वाढीसह लक्षणीय घटते; शुद्ध HPMC ची स्निग्धता सुरुवातीच्या तापमानाच्या वाढीसह 45 °C पर्यंत थोडीशी कमी होते. सुधारणे

सर्व कंपाऊंड नमुन्यांमधील स्निग्धता वक्र तपमानासह समान ट्रेंड दर्शविते, प्रथम वाढत्या तापमानासह कमी होते आणि नंतर वाढत्या तापमानासह वाढते. याशिवाय, मिश्रित नमुन्यांची स्निग्धता कमी तापमानात HPS च्या जवळ आणि उच्च तापमानात HPMC च्या जवळ असते. हा परिणाम HPMC आणि HPS या दोन्हींच्या विचित्र जेलेशन वर्तनाशी देखील संबंधित आहे. मिश्रित नमुन्याच्या स्निग्धता वक्रने 45 °C वर एक जलद संक्रमण दर्शविले, बहुधा HPMC/HPS कंपाउंड सिस्टममधील फेज संक्रमणामुळे. तथापि, हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की उच्च तापमानावर G80/HPMC 5:5 कंपाऊंड नमुन्याची चिकटपणा शुद्ध HPMC पेक्षा जास्त आहे, जी मुख्यत्वे उच्च तापमान [361] वर G80 च्या उच्च आंतरिक चिकटपणामुळे आहे. समान कंपाउंडिंग रेशो अंतर्गत, एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह कंपाउंडिंग सिस्टमची कंपाऊंड स्निग्धता कमी होते. म्हणून, स्टार्च रेणूंमध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपाइल गटांचा परिचय स्टार्च रेणूंमध्ये इंट्रामोलेक्युलर हायड्रोजन बंध तुटण्यास कारणीभूत ठरू शकतो.

अंजीर. 5-7 HPS/HPMC साठी कॉम्प्लेक्स स्निग्धता विरुद्ध तापमान HPS च्या वेगवेगळ्या हायड्रोयप्रॉपिल प्रतिस्थापन डिग्रीसह मिसळते

HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीमच्या जटिल स्निग्धतेवर तपमानाचा प्रभाव विशिष्ट तापमान श्रेणीतील आर्हेनियस संबंधाशी सुसंगत असतो आणि जटिल स्निग्धतेचा तापमानाशी घातांकीय संबंध असतो. अर्रेनियस समीकरण खालीलप्रमाणे आहे:

त्यापैकी, η* ही जटिल स्निग्धता आहे, Pa s;

A एक स्थिर आहे, Pa s;

टी हे परिपूर्ण तापमान आहे, के;

R हा वायू स्थिरांक आहे, 8.3144 J·mol–1·K-1;

E ही सक्रियता ऊर्जा आहे, J·mol-1.

फॉर्म्युला (5-3) नुसार बसवलेले, कंपाऊंड सिस्टीमचे स्निग्धता-तापमान वक्र 45 °C वर tan δ शिखरानुसार दोन भागांमध्ये विभागले जाऊ शकते; 5 °C - 45 °C आणि 45 °C - 85 ° वर कंपाऊंड सिस्टम C च्या श्रेणीमध्ये बसवून प्राप्त केलेली सक्रियता ऊर्जा E आणि स्थिर A ची मूल्ये तक्ता 5-3 मध्ये दर्शविली आहेत. सक्रियकरण ऊर्जा E ची गणना केलेली मूल्ये −174 kJ·mol−1 आणि 124 kJ·mol−1 दरम्यान आहेत आणि स्थिर A ची मूल्ये 6.24×10−11 Pa·s आणि 1.99×1028 Pa·s दरम्यान आहेत. फिटिंग रेंजमध्ये, G80/HPMC नमुना वगळता फिट केलेले सहसंबंध गुणांक जास्त (R2 = 0.9071 –0.9892) होते. G80/HPMC नमुन्यामध्ये 45 °C - 85 °C तापमान श्रेणीमध्ये कमी सहसंबंध गुणांक (R2= 0.4435) आहे, जे G80 च्या स्वाभाविकपणे उच्च कडकपणामुळे आणि इतर HPS क्रिस्टलायझेशन रेटच्या तुलनेत वेगवान वजनामुळे असू शकते. 362]. G80 च्या या गुणधर्मामुळे HPMC सह मिश्रित केल्यावर एकसंध नसलेले संयुगे तयार होण्याची अधिक शक्यता असते.

5 °C - 45 °C तापमान श्रेणीमध्ये, HPMC/HPS संमिश्र नमुन्याचे E मूल्य शुद्ध HPS पेक्षा थोडे कमी आहे, जे HPS आणि HPMC यांच्यातील परस्परसंवादामुळे असू शकते. चिकटपणाचे तापमान अवलंबित्व कमी करा. शुद्ध HPMC चे E मूल्य इतर नमुन्यांपेक्षा जास्त आहे. सर्व स्टार्च-युक्त नमुन्यांची सक्रियता ऊर्जा कमी सकारात्मक मूल्ये होती, जे दर्शविते की कमी तापमानात, तापमानासह स्निग्धता कमी होणे कमी स्पष्ट होते आणि फॉर्म्युलेशन स्टार्च सारखी पोत प्रदर्शित करतात.

टेबल 5-3 HPS/HPMC साठी HPS च्या हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशनच्या वेगवेगळ्या अंशांसह मिश्रित करण्यासाठी Eq.(1) वरून अर्रेनियस समीकरण पॅरामीटर्स (E: सक्रियकरण ऊर्जा; A: स्थिरता; R 2 : निर्धारण गुणांक).

तथापि, 45 °C - 85 °C च्या उच्च तापमान श्रेणीमध्ये, शुद्ध HPS आणि HPMC/HPS संमिश्र नमुन्यांमधील E मूल्य गुणात्मक बदलले, आणि शुद्ध HPS चे E मूल्य 45.6 kJ·mol−1 होते – च्या श्रेणीत 124 kJ·mol−1, कॉम्प्लेक्सची E मूल्ये -3.77 kJ·mol−1– -72.2 kJ·mol−1 च्या श्रेणीतील आहेत. हा बदल एचपीएमसीचा कॉम्प्लेक्स सिस्टमच्या सक्रियकरण उर्जेवर मजबूत प्रभाव दर्शवितो, कारण शुद्ध एचपीएमसीचे ई मूल्य -174 kJ mol−1 आहे. शुद्ध HPMC आणि मिश्रित प्रणालीची E मूल्ये नकारात्मक आहेत, जे दर्शविते की उच्च तापमानात, वाढत्या तापमानासह चिकटपणा वाढते आणि कंपाऊंड HPMC सारखी वर्तणूक पोत प्रदर्शित करते.

HPMC आणि HPS चे परिणाम HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीमच्या जटिल स्निग्धतेवर उच्च तापमान आणि कमी तापमानात चर्चा केलेल्या व्हिस्कोइलास्टिक गुणधर्मांशी सुसंगत आहेत.

5.3.5 डायनॅमिक यांत्रिक गुणधर्म

आकडे 5-8 HPS च्या HPMC/HPS कंपाऊंड सोल्यूशनच्या 5°C वर फ्रिक्वेंसी स्वीप वक्र दर्शवितात ज्यामध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंश आहेत. आकृतीवरून हे पाहिले जाऊ शकते की शुद्ध HPS ठराविक घन सारखी वर्तणूक (G′ > G″), तर HPMC द्रव सारखी वर्तणूक (G′ < G″) दर्शवते. सर्व एचपीएमसी/एचपीएस फॉर्म्युलेशनने घन सारखे वर्तन प्रदर्शित केले. बऱ्याच नमुन्यांसाठी, G′ आणि G″ दोन्ही वाढत्या वारंवारतेसह वाढतात, हे दर्शविते की सामग्रीचे घन सारखे वर्तन मजबूत आहे.

शुद्ध HPMCs स्पष्ट वारंवारता अवलंबित्व प्रदर्शित करतात जे शुद्ध HPS नमुन्यांमध्ये पाहणे कठीण आहे. अपेक्षेप्रमाणे, HPMC/HPS कॉम्प्लेक्स सिस्टमने विशिष्ट प्रमाणात वारंवारता अवलंबित्व प्रदर्शित केले. सर्व HPS-युक्त नमुन्यांसाठी, n′ नेहमी n″ पेक्षा कमी असतो, आणि G″ हे G′ पेक्षा अधिक तीव्र वारंवारता अवलंबित्व प्रदर्शित करते, हे दर्शविते की हे नमुने चिकट [३५२, ३५९, ३६३] पेक्षा अधिक लवचिक आहेत. म्हणून, मिश्रित नमुन्यांचे कार्यप्रदर्शन मुख्यत्वे HPS द्वारे निर्धारित केले जाते, ज्याचे मुख्य कारण HPMC कमी तापमानात कमी स्निग्धता समाधान स्थिती सादर करते.

टेबल 5-4 n′, n″, G0′ आणि G0″ HPS/HPMC साठी 5 °C वर HPS च्या भिन्न हायड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्रीसह Eqs वरून निर्धारित केले आहे. (5-1) आणि (5-2)

अंजीर. 5-8 स्टोरेज मॉड्यूलस (G′) आणि लॉस मॉड्यूलस (G″) विरुद्ध HPS/HPMC साठी वारंवारता 5 °C वर HPS च्या भिन्न हायड्रोप्रॉपिल प्रतिस्थापन डिग्रीसह मिसळते

शुद्ध HPMCs स्पष्ट वारंवारता अवलंबित्व प्रदर्शित करतात जे शुद्ध HPS नमुन्यांमध्ये पाहणे कठीण आहे. एचपीएमसी/एचपीएस कॉम्प्लेक्ससाठी अपेक्षेप्रमाणे, लिगँड सिस्टमने विशिष्ट प्रमाणात वारंवारता अवलंबित्व प्रदर्शित केले. सर्व HPS-युक्त नमुन्यांसाठी, n′ नेहमी n″ पेक्षा कमी असतो, आणि G″ हे G′ पेक्षा अधिक तीव्र वारंवारता अवलंबित्व प्रदर्शित करते, हे दर्शविते की हे नमुने चिकट [३५२, ३५९, ३६३] पेक्षा अधिक लवचिक आहेत. म्हणून, मिश्रित नमुन्यांचे कार्यप्रदर्शन मुख्यत्वे HPS द्वारे निर्धारित केले जाते, ज्याचे मुख्य कारण HPMC कमी तापमानात कमी स्निग्धता समाधान स्थिती सादर करते.

आकृती 5-9 HPS च्या HPMC/HPS कंपाऊंड सोल्यूशन्सचे फ्रिक्वेंसी स्वीप वक्र दर्शविते ज्यामध्ये 85°C वर हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंश आहेत. आकृतीवरून पाहिल्याप्रमाणे, A1081 वगळता इतर सर्व HPS नमुने ठराविक घन-सारखे वर्तन प्रदर्शित करतात. A1081 साठी, G' आणि G” ची मूल्ये अगदी जवळ आहेत आणि G' G पेक्षा किंचित लहान आहे, जे A1081 द्रव म्हणून वागते असे दर्शवते.

याचे कारण असे असू शकते कारण A1081 एक कोल्ड जेल आहे आणि उच्च तापमानात जेल-टू-सोल्यूशन संक्रमणातून जाते. दुसरीकडे, समान कंपाउंडिंग रेशो असलेल्या नमुन्यांसाठी, n′, n″, G0′ आणि G0″ (टेबल 5-5) ची मूल्ये हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह कमी झाली, हे दर्शविते की हायड्रॉक्सीप्रॉपिलेशनने घन- जसे उच्च तापमानात स्टार्चचे वर्तन (85°C). विशेषतः, G80 चे n′ आणि n″ 0 च्या जवळ आहेत, मजबूत घन सारखी वागणूक दर्शविते; याउलट, A1081 ची n′ आणि n″ मूल्ये 1 च्या जवळ आहेत, मजबूत द्रव वर्तन दर्शवितात. ही n' आणि n" मूल्ये G' आणि G" च्या डेटाशी सुसंगत आहेत. याव्यतिरिक्त, आकृती 5-9 वरून पाहिले जाऊ शकते, हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाची डिग्री उच्च तापमानात HPS च्या वारंवारता अवलंबित्वात लक्षणीय सुधारणा करू शकते.

अंजीर. 5-9 स्टोरेज मॉड्यूलस (G′) आणि लॉस मॉड्यूलस (G″) विरुद्ध HPS/HPMC साठी वारंवारता 85 °C वर HPS च्या भिन्न हायड्रोप्रॉपिल प्रतिस्थापन डिग्रीसह मिसळते

आकडे 5-9 दर्शविते की HPMC ठराविक घन सारखी वर्तणूक (G′ > G″) 85°C वर प्रदर्शित करते, जे मुख्यत्वे त्याच्या थर्मोजेल गुणधर्मांना कारणीभूत आहे. या व्यतिरिक्त, HPMC चे G′ आणि G″ वारंवारतानुसार बदलतात, वाढ जास्त बदलली नाही, हे दर्शवते की त्यात स्पष्ट वारंवारता अवलंबित्व नाही.

HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीमसाठी, n′ आणि n″ ची मूल्ये 0 च्या जवळ आहेत आणि G0′ हे G0 (टेबल″ 5-5) पेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त आहे, जे त्याच्या घन सारख्या वर्तनाची पुष्टी करते. दुसरीकडे, उच्च हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन HPS ला घन-सदृश वरून द्रव-सदृश वर्तनात बदलू शकते, ही एक घटना जी मिश्रित द्रावणांमध्ये होत नाही. या व्यतिरिक्त, HPMC सह जोडलेल्या कंपाऊंड सिस्टमसाठी, वारंवारतेच्या वाढीसह, G' आणि G" दोन्ही तुलनेने स्थिर राहिले आणि n' आणि n" ची मूल्ये HPMC च्या जवळ होती. हे सर्व परिणाम सूचित करतात की HPMC 85°C च्या उच्च तापमानात मिश्रित प्रणालीच्या व्हिस्कोइलास्टिकिटीवर वर्चस्व गाजवते.

टेबल 5-5 n′, n″, G0′ आणि G0″ HPS/HPMC साठी 85 °C वर HPS च्या वेगळ्या हायड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापनासह Eqs वरून निर्धारित केले आहे. (5-1) आणि (5-2)

5.3.6 HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीचे आकारशास्त्र

एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमच्या फेज संक्रमणाचा आयोडीन स्टेनिंग ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपद्वारे अभ्यास केला गेला. HPMC/HPS कंपाउंड सिस्टीमची 5:5 च्या कंपाऊंड रेशोसह 25 °C, 45 °C आणि 85 °C वर चाचणी करण्यात आली. स्टेन्ड लाईट मायक्रोस्कोप प्रतिमा खालील आकृती 5-10 मध्ये दर्शविल्या आहेत. आकृतीवरून असे दिसून येते की आयोडीनने रंगविल्यानंतर, एचपीएस फेज गडद रंगात रंगला जातो आणि एचपीएमसी फेज फिकट रंग दर्शवितो कारण ते आयोडीनने रंगविले जाऊ शकत नाही. म्हणून, HPMC/HPS चे दोन टप्पे स्पष्टपणे ओळखले जाऊ शकतात. जास्त तापमानात, गडद प्रदेशांचे क्षेत्रफळ (HPS फेज) वाढते आणि तेजस्वी प्रदेशांचे क्षेत्रफळ (HPMC फेज) कमी होते. विशेषतः, 25 °C वर, HPMC (चमकदार रंग) हा HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीतील सततचा टप्पा आहे आणि HPMC सतत टप्प्यात लहान गोलाकार HPS फेज (गडद रंग) विखुरला जातो. याउलट, 85 °C वर, HPMC हा HPS सतत टप्प्यात विखुरलेला एक अतिशय लहान आणि अनियमित आकाराचा विखुरलेला टप्पा बनला.

अंजीर. 5-8 रंगीत 1:1 एचपीएमसी/एचपीएस 25 डिग्री सेल्सिअस, 45 डिग्री सेल्सिअस आणि 85 डिग्री सेल्सिअस तापमानात मिसळते

तपमानाच्या वाढीसह, HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीममध्ये HPMC ते HPS पर्यंत सतत टप्प्याच्या फेज मॉर्फोलॉजीचा एक संक्रमण बिंदू असावा. सैद्धांतिकदृष्ट्या, जेव्हा HPMC आणि HPS ची चिकटपणा समान किंवा खूप समान असते तेव्हा हे घडले पाहिजे. आकृती 5-10 मधील 45 °C मायक्रोग्राफवरून पाहिल्याप्रमाणे, विशिष्ट "समुद्र-बेट" फेज आकृती दिसत नाही, परंतु एक सह-अखंड टप्पा दिसून येतो. हे निरीक्षण 5.3.3 मध्ये चर्चा केलेल्या डिसिपेशन फॅक्टर-तापमान वक्रातील टॅन δ शिखरावर सतत टप्प्याचे संक्रमण घडले असावे याची पुष्टी देखील करते.

आकृतीवरून हे देखील पाहिले जाऊ शकते की कमी तापमानात (25 डिग्री सेल्सिअस), गडद एचपीएस विखुरलेल्या टप्प्याचे काही भाग विशिष्ट प्रमाणात चमकदार रंग दर्शवतात, जे एचपीएमसी टप्प्याचा भाग एचपीएस टप्प्यात अस्तित्वात असल्यामुळे असू शकते. विखुरलेल्या टप्प्याचे स्वरूप. मधला योगायोगाने, उच्च तापमानात (85 °C), काही लहान गडद कण चमकदार-रंगीत HPMC विखुरलेल्या टप्प्यात वितरित केले जातात आणि हे लहान गडद कण सतत फेज HPS असतात. ही निरीक्षणे सुचवतात की एचपीएमसी-एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीममध्ये विशिष्ट प्रमाणात मेसोफेस अस्तित्वात आहे, अशा प्रकारे एचपीएमसीची एचपीएसशी विशिष्ट सुसंगतता असल्याचे देखील सूचित होते.

5.3.7 HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टीमच्या फेज संक्रमणाचा योजनाबद्ध आकृती

पॉलिमर सोल्यूशन्स आणि कंपोझिट जेल पॉइंट्स [२१६, २३२] च्या शास्त्रीय रोहोलॉजिकल वर्तनावर आधारित आणि पेपरमध्ये चर्चा केलेल्या कॉम्प्लेक्सशी तुलना करून, तापमानासह एचपीएमसी/एचपीएस कॉम्प्लेक्सच्या संरचनात्मक परिवर्तनासाठी एक तत्त्व मॉडेल प्रस्तावित केले आहे, जसे अंजीरमध्ये दाखवले आहे. 5-11.

अंजीर. 5-11 HPMC (a) च्या सोल-जेल संक्रमणाची योजनाबद्ध संरचना; एचपीएस (बी); आणि HPMC/HPS (c)

एचपीएमसीचे जेल वर्तन आणि त्याच्याशी संबंधित सोल्यूशन-जेल संक्रमण यंत्रणेचा बराच अभ्यास केला गेला आहे [१५९, १६०, २०७, २०८]. सर्वमान्यपणे स्वीकारलेल्यांपैकी एक म्हणजे HPMC चेन एकत्रित बंडलच्या स्वरूपात द्रावणात अस्तित्वात आहेत. हे क्लस्टर काही न बदललेल्या किंवा कमी प्रमाणात विरघळणाऱ्या सेल्युलोज संरचनांना गुंडाळून एकमेकांशी जोडलेले आहेत आणि मिथाइल गट आणि हायड्रॉक्सिल गटांच्या हायड्रोफोबिक एकत्रीकरणाद्वारे घनतेने बदललेल्या प्रदेशांशी जोडलेले आहेत. कमी तापमानात, पाण्याचे रेणू मिथाइल हायड्रोफोबिक गटांच्या बाहेर पिंजऱ्यासारखी रचना बनवतात आणि हायड्रोफिलिक गट जसे की हायड्रॉक्सिल गटांच्या बाहेर वॉटर शेल स्ट्रक्चर तयार करतात, कमी तापमानात HPMC ला इंटरचेन हायड्रोजन बंध तयार करण्यापासून प्रतिबंधित करतात. जसजसे तापमान वाढते तसतसे एचपीएमसी ऊर्जा शोषून घेते आणि हे पाण्याचे पिंजरे आणि पाण्याचे शेल स्ट्रक्चर्स तुटतात, जे सोल्युशन-जेल संक्रमणाचे गतीशास्त्र आहे. पाण्याचा पिंजरा आणि पाण्याचे कवच फुटल्याने मिथाइल आणि हायड्रॉक्सीप्रोपील गट जलीय वातावरणात उघड होतात, परिणामी मुक्त व्हॉल्यूममध्ये लक्षणीय वाढ होते. उच्च तापमानात, हायड्रोफोबिक गटांच्या हायड्रोफोबिक असोसिएशनमुळे आणि हायड्रोफिलिक गटांच्या हायड्रोफिलिक असोसिएशनमुळे, आकृती 5-11(अ) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, जेलची त्रिमितीय नेटवर्क रचना शेवटी तयार होते.

स्टार्च जिलेटिनायझेशननंतर, अमायलोज स्टार्च ग्रॅन्युलमधून विरघळते आणि एक पोकळ एकल हेलिकल रचना तयार करते, जी सतत जखमा असते आणि शेवटी यादृच्छिक कॉइलची स्थिती दर्शवते. ही सिंगल-हेलिक्स रचना आतील बाजूस एक हायड्रोफोबिक पोकळी आणि बाहेरील बाजूस एक हायड्रोफिलिक पृष्ठभाग बनवते. स्टार्चची ही दाट रचना त्याला चांगली स्थिरता देते [२३०-२३२]. म्हणून, उच्च तापमानात जलीय द्रावणात काही ताणलेल्या हेलिकल सेगमेंटसह व्हेरिएबल यादृच्छिक कॉइलच्या स्वरूपात HPS अस्तित्वात आहे. जसजसे तापमान कमी होते, HPS आणि पाण्याचे रेणू यांच्यातील हायड्रोजन बंध तुटतात आणि बांधलेले पाणी नष्ट होते. शेवटी, आण्विक साखळ्यांमधील हायड्रोजन बंधांच्या निर्मितीमुळे त्रि-आयामी नेटवर्क रचना तयार होते आणि आकृती 5-11(b) मध्ये दाखवल्याप्रमाणे जेल तयार होते.

सामान्यतः, जेव्हा खूप भिन्न स्निग्धता असलेले दोन घटक एकत्र केले जातात, तेव्हा उच्च स्निग्धता घटक एक विखुरलेला टप्पा बनवतो आणि कमी स्निग्धता घटकाच्या सतत टप्प्यात विखुरला जातो. कमी तापमानात, HPMC ची स्निग्धता HPS पेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी असते. म्हणून, एचपीएमसी उच्च-स्निग्धता असलेल्या एचपीएस जेल टप्प्याभोवती एक सतत टप्पा बनवते. दोन टप्प्यांच्या काठावर, HPMC साखळीवरील हायड्रॉक्सिल गट बांधलेल्या पाण्याचा काही भाग गमावतात आणि HPS आण्विक साखळ्यांसह इंटरमॉलिक्युलर हायड्रोजन बंध तयार करतात. गरम होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान, पुरेशी ऊर्जा शोषून घेतल्याने HPS आण्विक साखळ्या हलल्या आणि पाण्याच्या रेणूंसह हायड्रोजन बंध तयार झाले, परिणामी जेलची रचना फुटली. त्याच वेळी, एचपीएमसी साखळीवरील वॉटर-केज स्ट्रक्चर आणि वॉटर-शेल स्ट्रक्चर नष्ट झाले आणि हायड्रोफिलिक गट आणि हायड्रोफोबिक क्लस्टर्स उघड करण्यासाठी हळूहळू फाटले. उच्च तापमानात, HPMC इंटरमॉलिक्युलर हायड्रोजन बाँड्स आणि हायड्रोफोबिक असोसिएशनमुळे जेल नेटवर्क स्ट्रक्चर बनवते आणि अशा प्रकारे आकृती 5-11(c) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, यादृच्छिक कॉइलच्या HPS सतत टप्प्यात विखुरलेला उच्च-स्निग्धता पसरलेला टप्पा बनतो. म्हणून, एचपीएस आणि एचपीएमसीने अनुक्रमे कमी आणि उच्च तापमानात मिश्रित जेलच्या rheological गुणधर्म, जेल गुणधर्म आणि फेज मॉर्फोलॉजीवर वर्चस्व गाजवले.

स्टार्च रेणूंमध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपील गटांचा परिचय त्याच्या अंतर्गत क्रमबद्ध इंट्रामोलेक्युलर हायड्रोजन बाँडची रचना मोडतो, ज्यामुळे जिलेटिनाइज्ड अमायलोज रेणू सुजलेल्या आणि ताणलेल्या अवस्थेत असतात, ज्यामुळे रेणूंचे प्रभावी हायड्रेशन व्हॉल्यूम वाढते आणि स्टार्चच्या रेणूंच्या प्रवृत्तीला प्रतिबंध होतो. जलीय द्रावणात [३६२]. म्हणून, हायड्रॉक्सीप्रोपीलचे भारी आणि हायड्रोफिलिक गुणधर्म अमायलोज आण्विक साखळ्यांचे पुनर्संयोजन आणि क्रॉस-लिंकिंग क्षेत्रे तयार करणे कठीण करतात [२३३]. त्यामुळे, स्थानिक स्टार्चच्या तुलनेत, तापमानात घट झाल्यामुळे, HPS एक सैल आणि मऊ जेल नेटवर्क रचना बनवते.

हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन पदवी वाढल्याने, HPS द्रावणात अधिक ताणलेले हेलिकल तुकडे आहेत, जे दोन टप्प्यांच्या सीमेवर HPMC आण्विक साखळीसह अधिक आंतरमोलेक्युलर हायड्रोजन बंध तयार करू शकतात, अशा प्रकारे अधिक एकसमान रचना तयार करतात. याव्यतिरिक्त, हायड्रॉक्सीप्रोपीलेशन स्टार्चची चिकटपणा कमी करते, ज्यामुळे फॉर्म्युलेशनमध्ये HPMC आणि HPS मधील स्निग्धता फरक कमी होतो. म्हणून, एचपीएमसी/एचपीएस कॉम्प्लेक्स सिस्टममधील फेज ट्रांझिशन पॉइंट एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह कमी तापमानात बदलतो. 5.3.4 मध्ये पुनर्रचित नमुन्यांच्या तापमानासह स्निग्धता मध्ये अचानक बदल झाल्यामुळे याची पुष्टी केली जाऊ शकते.

5.4 धडा सारांश

या प्रकरणात, HPMC/HPS कंपाऊंड सोल्यूशन्स वेगवेगळ्या HPS हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन अंशांसह तयार केले गेले आणि HPS हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन पदवीचा परिणाम HPMC/HPS शीत आणि गरम जेल कंपाऊंड प्रणालीच्या rheological गुणधर्मांवर आणि जेल गुणधर्मांवर रियोमीटरद्वारे तपासण्यात आला. आयोडीन स्टेनिंग ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप विश्लेषणाद्वारे एचपीएमसी/एचपीएस कोल्ड आणि हॉट जेल संमिश्र प्रणालीच्या फेज वितरणाचा अभ्यास केला गेला. मुख्य निष्कर्ष खालीलप्रमाणे आहेत:

1. खोलीच्या तपमानावर, HPS हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह HPMC/HPS कंपाऊंड सोल्यूशनची चिकटपणा आणि कातरणे कमी होते. याचे मुख्य कारण म्हणजे स्टार्च रेणूमध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपील ग्रुपचा प्रवेश केल्याने त्याची इंट्रामोलेक्युलर हायड्रोजन बाँडची रचना नष्ट होते आणि स्टार्चची हायड्रोफिलिसिटी सुधारते.
2. खोलीच्या तपमानावर, एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सोल्यूशन्सचे शून्य-शिअर व्हिस्कोसिटी h0, फ्लो इंडेक्स n, आणि व्हिस्कोसिटी गुणांक K हे दोन्ही HPMC आणि हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशनमुळे प्रभावित होतात. HPMC सामग्रीच्या वाढीसह, शून्य शिअर व्हिस्कोसिटी h0 कमी होते, प्रवाह निर्देशांक n वाढतो आणि स्निग्धता गुणांक K कमी होतो; शुद्ध HPS चे शून्य शिअर व्हिस्कोसिटी h0, फ्लो इंडेक्स n आणि व्हिस्कोसिटी गुणांक K हे सर्व हायड्रॉक्सिलसह वाढते प्रोपाइल प्रतिस्थापनाची डिग्री वाढल्याने, ते लहान होते; परंतु कंपाऊंड सिस्टीमसाठी, प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीच्या वाढीसह शून्य शिअर व्हिस्कोसिटी h0 कमी होते, तर फ्लो इंडेक्स n आणि स्निग्धता स्थिर K हे प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीच्या वाढीसह वाढते.
3. प्री-शिअरिंग आणि थ्री-स्टेज थिक्सोट्रॉपीसह कातरण्याची पद्धत कंपाऊंड सोल्यूशनची चिकटपणा, प्रवाह गुणधर्म आणि थिक्सोट्रॉपी अधिक अचूकपणे प्रतिबिंबित करू शकते.
4. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमचा रेखीय व्हिस्कोइलास्टिक प्रदेश एचपीएसच्या हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन डिग्री कमी झाल्यामुळे अरुंद होतो.
5. या थंड-गरम जेल कंपाऊंड प्रणालीमध्ये, HPMC आणि HPS अनुक्रमे कमी आणि उच्च तापमानात सतत टप्पे तयार करू शकतात. या टप्प्यातील रचना बदलामुळे जटिल व्हिस्कोसिटी, व्हिस्कोइलास्टिक गुणधर्म, वारंवारता अवलंबन आणि जटिल जेलच्या जेल गुणधर्मांवर लक्षणीय परिणाम होऊ शकतो.
6. विखुरलेल्या टप्प्यांनुसार, एचपीएमसी आणि एचपीएस अनुक्रमे उच्च आणि कमी तापमानात एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टमचे रिओलॉजिकल गुणधर्म आणि जेल गुणधर्म निर्धारित करू शकतात. HPMC/HPS संमिश्र नमुन्यांचे व्हिस्कोइलास्टिक वक्र कमी तापमानात HPS आणि उच्च तापमानात HPMC सह सुसंगत होते.
7. स्टार्चच्या संरचनेतील रासायनिक बदलांच्या भिन्न प्रमाणात जेलच्या गुणधर्मांवर देखील लक्षणीय परिणाम झाला. परिणाम दर्शवितात की कॉम्प्लेक्स स्निग्धता, स्टोरेज मॉड्यूलस आणि लॉस मॉड्युलस सर्व एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह कमी होतात. म्हणून, मूळ स्टार्चचे हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन त्याच्या ऑर्डर केलेल्या संरचनेत व्यत्यय आणू शकते आणि स्टार्चची हायड्रोफिलिसिटी वाढवू शकते, परिणामी मऊ जेल पोत बनते.
8. हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन कमी तापमानात स्टार्च सोल्यूशनचे घन सारखे वर्तन आणि उच्च तापमानात द्रव सारखे वर्तन कमी करू शकते. कमी तापमानात, n′ आणि n″ ची मूल्ये HPS hydroxypropyl प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह मोठी झाली; उच्च तापमानात, n′ आणि n″ मूल्ये HPS hydroxypropyl प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह लहान झाली.
9. एचपीएमसी/एचपीएस संमिश्र प्रणालीचे मायक्रोस्ट्रक्चर, रिओलॉजिकल गुणधर्म आणि जेल गुणधर्मांमधील संबंध स्थापित केला गेला. कंपाऊंड सिस्टीमच्या स्निग्धता वक्रातील अचानक बदल आणि नुकसान घटक वक्रमधील टॅन δ शिखर 45 °C वर दिसून येते, जे मायक्रोग्राफमध्ये (45 °C वर) आढळलेल्या सह-अखंड टप्प्याच्या घटनेशी सुसंगत आहे.

सारांश, HPMC/HPS कोल्ड-हॉट जेल कंपोझिट सिस्टम विशेष तापमान-नियंत्रित फेज मॉर्फोलॉजी आणि गुणधर्म प्रदर्शित करते. स्टार्च आणि सेल्युलोजच्या विविध रासायनिक बदलांद्वारे, एचपीएमसी/एचपीएस कोल्ड आणि हॉट जेल कंपाऊंड सिस्टमचा वापर उच्च-मूल्य असलेल्या स्मार्ट सामग्रीच्या विकासासाठी आणि वापरासाठी केला जाऊ शकतो.

धडा 6 एचपीएस प्रतिस्थापन पदवीचे गुणधर्म आणि एचपीएमसी/एचपीएस कंपोझिट मेम्ब्रेन्सच्या सिस्टम सुसंगततेवर परिणाम

हे प्रकरण 5 वरून पाहिले जाऊ शकते की कंपाऊंड सिस्टममधील घटकांच्या रासायनिक संरचनेतील बदलामुळे कंपाऊंड सिस्टमच्या rheological गुणधर्म, जेल गुणधर्म आणि इतर प्रक्रिया गुणधर्मांमधील फरक निर्धारित केला जातो. एकूण कामगिरीवर लक्षणीय परिणाम होतो.

हा धडा HPMC/HPS संमिश्र झिल्लीच्या सूक्ष्म संरचना आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांवर घटकांच्या रासायनिक संरचनेच्या प्रभावावर केंद्रित आहे. संमिश्र प्रणालीच्या rheological गुणधर्मांवर अध्याय 5 च्या प्रभावासह, HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीचे rheological गुणधर्म स्थापित केले जातात- फिल्म गुणधर्मांमधील संबंध.

6.1 साहित्य आणि उपकरणे

6.1.1 मुख्य प्रायोगिक साहित्य

6.1.2 मुख्य साधने आणि उपकरणे

6.2 प्रायोगिक पद्धत

6.2.1 HPMC/HPS संमिश्र झिल्लीची तयारी भिन्न HPS हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन अंशांसह

कंपाऊंड सोल्युशनची एकूण एकाग्रता 8% (w/w), HPMC/HPS कंपाऊंड प्रमाण 10:0, 5:5, 0:10 आहे, प्लास्टिसायझर 2.4% (w/w) पॉलीथिलीन ग्लायकोल आहे, खाण्यायोग्य HPMC/HPS ची संमिश्र फिल्म कास्टिंग पद्धतीने तयार केली गेली. विशिष्ट तयारी पद्धतीसाठी, 3.2.1 पहा.

6.2.2 HPMC/HPS संमिश्र झिल्लीची मायक्रोडोमेन रचना भिन्न HPS हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापन अंशांसह

6.2.2.1 सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन स्मॉल-एंगल एक्स-रे स्कॅटरिंगच्या मायक्रोस्ट्रक्चर विश्लेषणाचे तत्त्व

स्मॉल एंजेल एक्स-रे स्कॅटरिंग (SAXS) क्ष-किरण बीमच्या जवळ असलेल्या एका लहान कोनात चाचणी अंतर्गत नमुना विकिरणित करणाऱ्या क्ष-किरण बीममुळे झालेल्या विखुरलेल्या घटनेचा संदर्भ देते. स्कॅटरर आणि सभोवतालच्या माध्यमातील नॅनोस्केल इलेक्ट्रॉन घनतेच्या फरकावर आधारित, लहान-कोन क्ष-किरण स्कॅटरिंगचा वापर सामान्यतः नॅनोस्केल श्रेणीतील घन, कोलाइडल आणि द्रव पॉलिमर सामग्रीच्या अभ्यासात केला जातो. वाइड-एंगल एक्स-रे डिफ्रॅक्शन तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत, SAXS मोठ्या प्रमाणावर संरचनात्मक माहिती मिळवू शकते, ज्याचा उपयोग पॉलिमर आण्विक साखळी, दीर्घ-कालावधी संरचना आणि पॉलिमर कॉम्प्लेक्स सिस्टमची फेज रचना आणि फेज वितरणाचे विश्लेषण करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. . सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे प्रकाश स्रोत हा एक नवीन प्रकारचा उच्च-कार्यक्षमता प्रकाश स्रोत आहे, ज्यामध्ये उच्च शुद्धता, उच्च ध्रुवीकरण, अरुंद नाडी, उच्च चमक आणि उच्च कोलिमेशनचे फायदे आहेत, त्यामुळे ते सामग्रीची नॅनोस्केल संरचनात्मक माहिती अधिक जलद प्राप्त करू शकते. आणि अचूकपणे. मोजलेल्या पदार्थाच्या SAXS स्पेक्ट्रमचे विश्लेषण केल्याने इलेक्ट्रॉन क्लाउड घनतेची एकसमानता, सिंगल-फेज इलेक्ट्रॉन क्लाउड घनतेची एकसमानता (पोरोड किंवा डेबीच्या प्रमेयातून सकारात्मक विचलन), आणि दोन-टप्प्यांतील इंटरफेसची स्पष्टता (नकारात्मक देवी) मिळू शकते. किंवा Debye चे प्रमेय). ), स्कॅटरर स्व-समानता (त्यात फ्रॅक्टल वैशिष्ट्ये असली तरीही), स्कॅटरर डिस्पर्सिटी (गिनियरद्वारे निर्धारित मोनोडिस्पर्सिटी किंवा पॉलीडिस्पर्सिटी) आणि इतर माहिती आणि स्कॅटरर फ्रॅक्टल डायमेंशन, जिरेशन त्रिज्या आणि रिपीटिंग युनिट्सचा सरासरी स्तर देखील परिमाणवाचकपणे मिळवता येतो. जाडी, सरासरी आकार, स्कॅटरर व्हॉल्यूम अपूर्णांक, विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि इतर मापदंड.

६.२.२.२ चाचणी पद्धत

ऑस्ट्रेलियन सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन सेंटर (क्लेटन, व्हिक्टोरिया, ऑस्ट्रेलिया) येथे, जगातील प्रगत तिसऱ्या पिढीतील सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन स्त्रोत (फ्लक्स 1013 फोटॉन/से, तरंगलांबी 1.47 Å) वापरला गेला. चित्रपट चाचणी नमुन्याचा द्विमितीय स्कॅटरिंग पॅटर्न Pilatus 1M डिटेक्टर (169 × 172 μm क्षेत्र, 172 × 172 μm पिक्सेल आकार) द्वारे गोळा केला गेला आणि मोजलेला नमुना 0.015 < q < 0.15 Å−1 ( 0.015 च्या श्रेणीत होता. q हा स्कॅटरिंग वेक्टर आहे) आतील एक-आयामी लहान-कोन क्ष-किरण स्कॅटरिंग वक्र स्कॅटरब्रेन सॉफ्टवेअरद्वारे द्विमितीय स्कॅटरिंग पॅटर्नमधून प्राप्त केले जाते आणि स्कॅटरिंग व्हेक्टर q आणि स्कॅटरिंग एंगल 2 हे सूत्र i / , द्वारे रूपांतरित केले जातात. एक्स-रे तरंगलांबी कुठे आहे. डेटा विश्लेषणापूर्वी सर्व डेटा पूर्व-सामान्यीकृत केला गेला होता.

6.2.3 एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंशांसह एचपीएमसी/एचपीएस संमिश्र झिल्लीचे थर्मोग्राविमेट्रिक विश्लेषण

6.2.3.1 थर्मोग्राविमेट्रिक विश्लेषणाचा सिद्धांत

3.2.5.1 प्रमाणेच

६.२.३.२ चाचणी पद्धत

3.2.5.2 पहा

6.2.4 HPS हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंशांसह HPMC/HPS संमिश्र चित्रपटांचे तन्य गुणधर्म

6.2.4.1 तन्य गुणधर्म विश्लेषणाचा सिद्धांत

3.2.6.1 प्रमाणेच

६.२.४.२ चाचणी पद्धत

३.२.६.२ पहा

ISO37 मानक वापरून, ते डंबेल-आकाराच्या स्प्लाइन्समध्ये कापले जाते, एकूण लांबी 35 मिमी, 12 मिमीच्या चिन्हांकित रेषांमधील अंतर आणि 2 मिमी रुंदी. सर्व चाचणी नमुने 75% आर्द्रतेवर 3 d पेक्षा जास्त वेळेसाठी संतुलित केले गेले.

6.2.5 HPS हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंशांसह HPMC/HPS संमिश्र झिल्लीची ऑक्सिजन पारगम्यता

६.२.५.१ ऑक्सिजन पारगम्यता विश्लेषणाचा सिद्धांत

3.2.7.1 प्रमाणेच

6.2.5.2 चाचणी पद्धत

३.२.७.२ पहा

6.3 परिणाम आणि चर्चा

6.3.1 एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापनाच्या विविध अंशांसह एचपीएमसी/एचपीएस संमिश्र चित्रपटांचे क्रिस्टल संरचना विश्लेषण

आकृती 6-1 HPS हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंशांसह HPMC/HPS संमिश्र चित्रपटांचे लहान कोन एक्स-रे स्कॅटरिंग स्पेक्ट्रा दर्शविते. आकृतीवरून हे पाहिले जाऊ शकते की q > 0.3 Å (2θ > 40) च्या तुलनेने मोठ्या प्रमाणात, सर्व झिल्लीच्या नमुन्यांमध्ये स्पष्ट वैशिष्ट्यपूर्ण शिखरे दिसतात. शुद्ध घटक चित्रपटाच्या एक्स-रे स्कॅटरिंग पॅटर्नवरून (चित्र 6-1a), शुद्ध एचपीएमसीमध्ये 0.569 Å वर एक मजबूत एक्स-रे स्कॅटरिंग वैशिष्ट्यपूर्ण शिखर आहे, हे दर्शविते की एचपीएमसीमध्ये वाइड-एंगलमध्ये एक्स-रे स्कॅटरिंग पीक आहे. 7.70 (2θ > 50) चा प्रदेश. क्रिस्टल वैशिष्ट्यपूर्ण शिखरे, HPMC येथे विशिष्ट क्रिस्टलीय रचना असल्याचे दर्शविते. दोन्ही शुद्ध A939 आणि A1081 स्टार्च फिल्म नमुने 0.397 Å वर एक वेगळे एक्स-रे स्कॅटरिंग पीक प्रदर्शित करतात, हे दर्शविते की HPS मध्ये 5.30 च्या रुंद-कोन प्रदेशात क्रिस्टलीय वैशिष्ट्यपूर्ण शिखर आहे, जे स्टार्चच्या B-प्रकारच्या क्रिस्टलीय शिखराशी संबंधित आहे. आकृतीवरून हे स्पष्टपणे पाहिले जाऊ शकते की कमी हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापनासह A939 मध्ये उच्च प्रतिस्थापनासह A1081 पेक्षा मोठे शिखर क्षेत्र आहे. याचे मुख्य कारण म्हणजे स्टार्चच्या आण्विक साखळीमध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपील गटाचा समावेश केल्याने स्टार्च रेणूंची मूळ क्रमबद्ध रचना खंडित होते, स्टार्च आण्विक साखळींमध्ये पुनर्रचना आणि क्रॉस-लिंकिंगची अडचण वाढते आणि स्टार्च पुनर्क्रियीकरणाची डिग्री कमी होते. हायड्रॉक्सीप्रोपिल ग्रुपच्या प्रतिस्थापनाची डिग्री वाढल्याने, स्टार्च रिक्रिस्टलायझेशनवर हायड्रॉक्सीप्रोपील ग्रुपचा प्रतिबंधात्मक प्रभाव अधिक स्पष्ट आहे.

संमिश्र नमुन्यांच्या लहान-कोनातील एक्स-रे स्कॅटरिंग स्पेक्ट्रावरून (चित्र 6-1b) हे पाहिले जाऊ शकते की HPMC-HPS संमिश्र फिल्म्स सर्व स्पष्ट वैशिष्ट्यपूर्ण शिखरे 0.569 Å आणि 0.397 Å दर्शवितात, 7.70 HPMC क्रायटीशी संबंधित वैशिष्ट्यपूर्ण शिखरे, अनुक्रमे. HPMC/A939 संमिश्र फिल्मचे HPS क्रिस्टलायझेशनचे शिखर क्षेत्र HPMC/A1081 संमिश्र फिल्मपेक्षा लक्षणीयरीत्या मोठे आहे. पुनर्रचना दाबली जाते, जी शुद्ध घटक फिल्म्समध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीसह एचपीएस क्रिस्टलायझेशन पीक क्षेत्राच्या भिन्नतेशी सुसंगत आहे. HPS हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंशांसह संमिश्र झिल्लीसाठी 7.70 वर HPMC शी संबंधित क्रिस्टलीय शिखर क्षेत्र फारसे बदलले नाही. शुद्ध घटक नमुन्यांच्या स्पेक्ट्रमच्या तुलनेत (Fig. 5-1a), HPMC क्रिस्टलायझेशन पीक आणि संमिश्र नमुन्यांच्या HPS क्रिस्टलायझेशन शिखरांचे क्षेत्र कमी झाले, ज्याने सूचित केले की या दोघांच्या संयोजनाद्वारे, HPMC आणि HPS दोन्ही प्रभावी होऊ शकतात. दुसरा गट. फिल्म विभक्तीकरण सामग्रीची पुनर्स्थापना घटना एक विशिष्ट प्रतिबंधक भूमिका बजावते.

अंजीर. HPS च्या विविध हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन पदवीसह HPMC/HPS मिश्रित चित्रपटांचा SAXS स्पेक्ट्रा 6-1

शेवटी, HPS hydroxypropyl प्रतिस्थापन पदवी आणि दोन घटकांचे संयुग वाढणे HPMC/HPS संमिश्र झिल्लीच्या पुनर्क्रियीकरणाच्या घटनेला काही प्रमाणात प्रतिबंधित करू शकते. HPS च्या हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीमुळे मुख्यतः संमिश्र झिल्लीमध्ये HPS चे पुनर्संचलन रोखले जाते, तर दोन-घटक कंपाऊंडने संमिश्र झिल्लीमध्ये HPS आणि HPMC च्या पुनर्क्रिस्टलायझेशनमध्ये विशिष्ट प्रतिबंधात्मक भूमिका बजावली.

6.3.2 भिन्न एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन अंशांसह एचपीएमसी/एचपीएस संमिश्र झिल्लीचे स्वयं-समान फ्रॅक्टल संरचना विश्लेषण

स्टार्च रेणू आणि सेल्युलोज रेणू यांसारख्या पॉलिसेकेराइड रेणूंची सरासरी साखळी लांबी (R) 1000-1500 nm च्या श्रेणीमध्ये आहे आणि q 0.01-0.1 Å-1 च्या श्रेणीमध्ये आहे, qR >> 1. त्यानुसार पोरोड फॉर्म्युला, पॉलिसेकेराइड फिल्मचे नमुने पाहिले जाऊ शकतात लहान-कोन एक्स-रे स्कॅटरिंग तीव्रता आणि विखुरणारा कोन यांच्यातील संबंध आहे:

यामध्ये, I(q) हा लहान-कोन क्ष-किरण विखुरण्याची तीव्रता आहे;

q हा विखुरणारा कोन आहे;

α हा पोरोड उतार आहे.

पोरोड उतार α फ्रॅक्टल रचनेशी संबंधित आहे. जर α < 3 असेल, तर ते सूचित करते की सामग्रीची रचना तुलनेने सैल आहे, स्कॅटररची पृष्ठभाग गुळगुळीत आहे आणि ते वस्तुमान फ्रॅक्टल आहे आणि त्याचे फ्रॅक्टल परिमाण D = α आहे; जर 3 < α <4 असेल, तर ते सूचित करते की सामग्रीची रचना दाट आहे आणि स्कॅटरर म्हणजे पृष्ठभाग खडबडीत आहे, जो पृष्ठभाग भग्न आहे आणि त्याचे भग्न परिमाण D = 6 – α आहे.

आकृती 6-2 HPS हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंशांसह HPMC/HPS संमिश्र झिल्लीचे lnI(q)-lnq भूखंड दर्शविते. आकृतीवरून असे दिसून येते की सर्व नमुने एका विशिष्ट मर्यादेत स्वयं-समान फ्रॅक्टल रचना सादर करतात आणि पोरोड स्लोप α 3 पेक्षा कमी आहे, हे दर्शविते की संमिश्र फिल्म वस्तुमान फ्रॅक्टल प्रस्तुत करते आणि संमिश्र फिल्मची पृष्ठभाग तुलनेने आहे. गुळगुळीत एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंशांसह एचपीएमसी/एचपीएस संमिश्र झिल्लीचे वस्तुमान भग्न परिमाण तक्ता 6-1 मध्ये दर्शविले आहेत.

तक्ता 6-1 HPS हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंशांसह HPMC/HPS संमिश्र झिल्लीचे फ्रॅक्टल परिमाण दर्शविते. हे सारणीवरून दिसून येते की शुद्ध HPS नमुन्यांसाठी, कमी हायड्रॉक्सीप्रोपीलसह बदललेले A939 चे फ्रॅक्टल परिमाण उच्च हायड्रॉक्सीप्रोपीलने बदललेल्या A1081 पेक्षा खूप जास्त आहे, जे दर्शवते की हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापनाची डिग्री वाढल्याने, पडद्यामध्ये स्वयं-समान संरचनेची घनता लक्षणीयरीत्या कमी झाली आहे. याचे कारण असे की स्टार्च आण्विक साखळीवर हायड्रॉक्सीप्रोपिल गटांचा परिचय लक्षणीयपणे HPS विभागांच्या परस्पर संबंधांमध्ये अडथळा आणतो, परिणामी चित्रपटातील स्व-समान संरचनेची घनता कमी होते. हायड्रोफिलिक हायड्रॉक्सीप्रोपाइल गट पाण्याच्या रेणूंसह इंटरमॉलिक्युलर हायड्रोजन बंध तयार करू शकतात, आण्विक विभागांमधील परस्परसंवाद कमी करतात; मोठे हायड्रॉक्सीप्रोपिल गट स्टार्च आण्विक विभागांमधील पुनर्संयोजन आणि क्रॉस-लिंकिंग मर्यादित करतात, म्हणून हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापनाच्या वाढत्या प्रमाणात, एचपीएस अधिक सैल स्व-समान रचना तयार करते.

HPMC/A939 कंपाऊंड सिस्टीमसाठी, HPS चे फ्रॅक्टल परिमाण HPMC पेक्षा जास्त आहे, कारण स्टार्च पुन्हा रिक्रिस्टॉल होते आणि आण्विक साखळ्यांमध्ये अधिक क्रमबद्ध रचना तयार होते, ज्यामुळे पडद्यामध्ये स्वयं-समान रचना निर्माण होते. . उच्च घनता. कंपाऊंड नमुन्याचे फ्रॅक्टल परिमाण दोन शुद्ध घटकांपेक्षा कमी आहे, कारण कंपाउंडिंगद्वारे, दोन घटकांच्या आण्विक विभागांचे परस्पर बंधन एकमेकांना अडथळा आणते, परिणामी स्वयं-समान संरचनांची घनता कमी होते. याउलट, HPMC/A1081 कंपाउंड सिस्टममध्ये, HPS चे फ्रॅक्टल परिमाण HPMC पेक्षा खूपच कमी आहे. याचे कारण असे की स्टार्च रेणूंमध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपील गटांचा परिचय स्टार्चच्या पुनर्क्रियीकरणास लक्षणीयरीत्या प्रतिबंधित करते. लाकडातील स्व-समान रचना अधिक सैल आहे. त्याच वेळी, HPMC/A1081 कंपाऊंड नमुन्याचे फ्रॅक्टल परिमाण शुद्ध HPS पेक्षा जास्त आहे, जे HPMC/A939 कंपाऊंड सिस्टीम पेक्षा देखील लक्षणीय भिन्न आहे. स्व-समान रचना, साखळी सारखी HPMC रेणू त्याच्या सैल संरचनेच्या पोकळीत प्रवेश करू शकतात, ज्यामुळे HPS च्या स्व-समान संरचनेची घनता सुधारते, जे हे देखील सूचित करते की उच्च हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन असलेले HPS कंपाउंडिंगनंतर अधिक एकसमान कॉम्प्लेक्स तयार करू शकते. HPMC सह. साहित्य रिओलॉजिकल गुणधर्मांच्या डेटावरून असे दिसून येते की हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन स्टार्चची चिकटपणा कमी करू शकते, म्हणून कंपाऊंडिंग प्रक्रियेदरम्यान, कंपाउंडिंग सिस्टममधील दोन घटकांमधील स्निग्धता फरक कमी केला जातो, जो एकसंध निर्मितीसाठी अधिक अनुकूल असतो. कंपाऊंड

अंजीर. 6-2 lnI(q)-lnq पॅटर्न आणि HPS च्या विविध हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापन पदवीसह HPMC/HPS मिश्रित चित्रपटांसाठी त्याचे फिट वक्र

तक्ता 6-1 HPS/HPMC मिश्रित फिल्म्सचे फ्रॅक्टल स्ट्रक्चर पॅरामीटर्स HPS च्या विविध हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीसह

समान कंपाऊंडिंग रेशो असलेल्या संमिश्र झिल्लीसाठी, हायड्रॉक्सीप्रोपिल ग्रुपच्या प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह फ्रॅक्टल परिमाण देखील कमी होते. एचपीएस रेणूमध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपीलचा परिचय कंपाऊंड सिस्टममध्ये पॉलिमर विभागांचे परस्पर बंधन कमी करू शकते, ज्यामुळे संमिश्र झिल्लीची घनता कमी होते; उच्च हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापनासह HPS ची HPMC बरोबर चांगली सुसंगतता आहे, एकसमान आणि दाट कंपाऊंड तयार करणे सोपे आहे. म्हणून, संमिश्र झिल्लीतील स्वयं-समान संरचनेची घनता एचपीएसच्या प्रतिस्थापन पदवीच्या वाढीसह कमी होते, जी एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपीलच्या प्रतिस्थापन पदवीच्या संयुक्त प्रभावाचा परिणाम आहे आणि संमिश्र दोन घटकांच्या सुसंगततेचा परिणाम आहे. प्रणाली

6.3.3 HPMC/HPS संमिश्र चित्रपटांचे थर्मल स्थिरता विश्लेषण भिन्न HPS हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन अंशांसह

थर्मोग्रॅविमेट्रिक विश्लेषक HPMC/HPS खाद्य संमिश्र फिल्म्सच्या थर्मल स्थिरतेची चाचणी करण्यासाठी हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंशांसह वापरले गेले. आकृती 6-3 थर्मोग्राविमेट्रिक वक्र (TGA) आणि त्याचे वजन कमी दर वक्र (DTG) हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन HPS च्या भिन्न अंशांसह संमिश्र फिल्म्स दाखवते. आकृती 6-3(अ) मधील टीजीए वक्र वरून हे पाहिले जाऊ शकते की भिन्न एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापन अंशांसह संमिश्र झिल्लीचे नमुने. तापमानाच्या वाढीसह थर्मोग्रॅविमेट्रिक बदलाचे दोन स्पष्ट टप्पे आहेत. प्रथम, 30~180 °C वर वजन कमी करण्याचा एक छोटा टप्पा असतो, जो मुख्यतः पॉलिसेकेराइड मॅक्रोमोलेक्यूलद्वारे शोषलेल्या पाण्याच्या अस्थिरतेमुळे होतो. 300~450 °C वर वजन कमी करण्याचा मोठा टप्पा आहे, जो वास्तविक थर्मल डिग्रेडेशन टप्पा आहे, मुख्यत्वे HPMC आणि HPS च्या थर्मल डिग्रेडेशनमुळे होतो. आकृतीवरून हे देखील पाहिले जाऊ शकते की HPS चे वजन कमी करण्याच्या वक्र हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाच्या भिन्न अंशांसह HPMC पेक्षा समान आणि लक्षणीय भिन्न आहेत. शुद्ध एचपीएमसी आणि शुद्ध एचपीएस नमुन्यांसाठी वजन कमी करण्याच्या दोन प्रकारच्या वक्रांमध्ये.

आकृती 6-3(b) मधील DTG वक्रांवरून, हे दिसून येते की शुद्ध HPS चे थर्मल डिग्रेडेशन तापमान वेगवेगळ्या अंशांच्या हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाच्या अगदी जवळ आहे आणि A939 आणि A081 नमुन्यांचे थर्मल डिग्रेडेशन पीक तापमान 310 °C आहे. आणि 305 °C, अनुक्रमे शुद्ध HPMC नमुन्याचे थर्मल डिग्रेडेशन पीक तापमान HPS पेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त आहे आणि त्याचे कमाल तापमान 365 °C आहे; एचपीएमसी/एचपीएस कंपोझिट फिल्ममध्ये डीटीजी वक्र वर दोन थर्मल डिग्रेडेशन पीक आहेत, जे अनुक्रमे एचपीएस आणि एचपीएमसीच्या थर्मल डिग्रेडेशनशी संबंधित आहेत. वैशिष्ट्यपूर्ण शिखरे, जे दर्शवितात की संमिश्र प्रणालीमध्ये 5:5 च्या संमिश्र गुणोत्तरासह विशिष्ट प्रमाणात फेज विभक्त होते, जे अध्याय 3 मध्ये 5:5 च्या संमिश्र गुणोत्तरासह संयुक्त फिल्मच्या थर्मल डिग्रेडेशन परिणामांशी सुसंगत आहे. HPMC/A939 संमिश्र फिल्म नमुन्यांचे थर्मल डिग्रेडेशन पीक तापमान अनुक्रमे 302 °C आणि 363 °C होते; HPMC/A1081 संमिश्र फिल्म नमुन्यांचे थर्मल डिग्रेडेशन पीक तापमान अनुक्रमे 306 °C आणि 363 °C होते. संमिश्र फिल्म नमुन्यांचे शिखर तापमान शुद्ध घटक नमुन्यांपेक्षा कमी तापमानात हलवले गेले, जे संमिश्र नमुन्यांची थर्मल स्थिरता कमी झाल्याचे सूचित करते. समान कंपाउंडिंग रेशो असलेल्या नमुन्यांसाठी, हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह थर्मल डिग्रेडेशन पीक तापमान कमी झाले, हे दर्शविते की हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह संमिश्र फिल्मची थर्मल स्थिरता कमी झाली. याचे कारण असे की स्टार्च रेणूंमध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपील गटांचा समावेश केल्याने आण्विक विभागांमधील परस्परसंवाद कमी होतो आणि रेणूंची व्यवस्थित पुनर्रचना रोखते. हे परिणामांशी सुसंगत आहे की हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीच्या वाढीसह स्वयं-समान संरचनांची घनता कमी होते.

अंजीर. 6-3 टीजीए वक्र (अ) आणि त्यांचे व्युत्पन्न (डीटीजी) वक्र (बी) एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित चित्रपटांचे एचपीएसच्या विविध हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन पदवीसह

6.3.4 भिन्न एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन अंशांसह एचपीएमसी/एचपीएस संमिश्र झिल्लीचे यांत्रिक गुणधर्मांचे विश्लेषण

अंजीर. 6-5 HPS च्या विविध हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापन पदवीसह HPMC/HPS चित्रपटांचे तन्य गुणधर्म

एचपीएमसी/एचपीएस कंपोझिट फिल्म्सच्या विविध एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन अंशांसह तन्य गुणधर्मांची यांत्रिक गुणधर्म विश्लेषकाद्वारे 25 डिग्री सेल्सियस आणि 75% सापेक्ष आर्द्रता तपासण्यात आली. आकृती 6-5 एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापनाच्या विविध अंशांसह संमिश्र फिल्म्सची लवचिक मापांक (अ), ब्रेक (ब) आणि तन्य शक्ती (सी) दर्शविते. आकृतीवरून हे पाहिले जाऊ शकते की HPMC/A1081 कंपाऊंड सिस्टमसाठी, HPS सामग्रीच्या वाढीसह, संमिश्र फिल्मचे लवचिक मापांक आणि तन्य शक्ती हळूहळू कमी होत गेली आणि ब्रेकच्या वेळी वाढ लक्षणीयरीत्या वाढली, जी 3.3 शी सुसंगत होती. 5 मध्यम आणि उच्च आर्द्रता. वेगवेगळ्या कंपाउंडिंग गुणोत्तरांसह संमिश्र झिल्लीचे परिणाम सुसंगत होते.

शुद्ध HPS झिल्लीसाठी, HPS हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापन डिग्री कमी झाल्यामुळे लवचिक मापांक आणि तन्य शक्ती दोन्ही वाढले, हे सूचित करते की हायड्रॉक्सीप्रोपीलेशन संमिश्र झिल्लीची कडकपणा कमी करते आणि त्याची लवचिकता सुधारते. हे मुख्यतः कारण हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन पदवी वाढल्याने, HPS ची हायड्रोफिलिसिटी वाढते आणि पडदा संरचना अधिक सैल होते, जे परिणामाशी सुसंगत आहे की लहान कोन X- मध्ये प्रतिस्थापन डिग्री वाढल्याने फ्रॅक्टल परिमाण कमी होते. किरण विखुरण्याची चाचणी. तथापि, HPS हायड्रॉक्सीप्रोपील ग्रुपच्या प्रतिस्थापनाची डिग्री कमी झाल्यामुळे ब्रेकच्या वेळी वाढणे कमी होते, ज्याचे मुख्य कारण म्हणजे स्टार्च रेणूमध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपील ग्रुपचा प्रवेश केल्याने स्टार्चचे पुनर्क्रियीकरण रोखू शकते. परिणाम वाढ आणि घट सुसंगत आहेत.

एचपीएमसी/एचपीएस कंपोझिट मेम्ब्रेनसाठी समान कंपाऊंड रेशोसह, झिल्ली सामग्रीचे लवचिक मॉड्यूलस एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री कमी झाल्यामुळे वाढते आणि प्रतिस्थापन डिग्री कमी झाल्यामुळे तन्य शक्ती आणि ब्रेकच्या वेळी वाढवणे दोन्ही कमी होते. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की संमिश्र झिल्लीचे यांत्रिक गुणधर्म एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापनाच्या विविध अंशांसह मिश्रित गुणोत्तरासह पूर्णपणे बदलतात. याचे मुख्य कारण म्हणजे संमिश्र झिल्लीचे यांत्रिक गुणधर्म केवळ झिल्लीच्या संरचनेवरील एचपीएस प्रतिस्थापन डिग्रीमुळेच नव्हे तर कंपाऊंड सिस्टममधील घटकांमधील सुसंगततेमुळे देखील प्रभावित होतात. हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह एचपीएसची चिकटपणा कमी होते, कंपाउंडिंगद्वारे एकसमान कंपाऊंड तयार करणे अधिक अनुकूल आहे.

6.3.5 HPMC/HPS संमिश्र झिल्लीचे ऑक्सिजन पारगम्यता विश्लेषण भिन्न HPS हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन अंशांसह

ऑक्सिजनमुळे होणारे ऑक्सिडेशन हा अन्न खराब होण्याच्या अनेक मार्गांनी प्रारंभिक टप्पा आहे, म्हणून विशिष्ट ऑक्सिजन अवरोध गुणधर्मांसह खाद्य मिश्रित चित्रपट अन्न गुणवत्ता सुधारू शकतात आणि अन्न शेल्फ लाइफ वाढवू शकतात [108, 364]. म्हणून, HPMC/HPS संमिश्र झिल्लीचे ऑक्सिजन प्रसार दर भिन्न HPS हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन अंश मोजले गेले आणि परिणाम आकृती 5-6 मध्ये दर्शविलेले आहेत. आकृतीवरून हे पाहिले जाऊ शकते की सर्व शुद्ध HPS झिल्लीची ऑक्सिजन पारगम्यता शुद्ध HPMC पडद्यापेक्षा खूपच कमी आहे, हे दर्शविते की HPS झिल्लीमध्ये HPMC पडद्यापेक्षा चांगले ऑक्सिजन अवरोध गुणधर्म आहेत, जे मागील परिणामांशी सुसंगत आहे. हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाच्या वेगवेगळ्या अंशांसह शुद्ध एचपीएस झिल्लीसाठी, प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीच्या वाढीसह ऑक्सिजनचा प्रसार दर वाढतो, जे दर्शविते की झिल्ली सामग्रीमध्ये ऑक्सिजनचे क्षेत्र वाढते. हे लहान कोन क्ष-किरण स्कॅटरिंगच्या सूक्ष्म संरचना विश्लेषणाशी सुसंगत आहे की हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापनाची डिग्री वाढल्याने पडद्याची रचना ढिली होते, त्यामुळे पडद्यामध्ये ऑक्सिजनचा प्रवेश चॅनेल मोठा होतो आणि पडद्यामध्ये ऑक्सिजनचे प्रमाण वाढते. झिरपते क्षेत्र जसजसे वाढते तसतसे ऑक्सिजनचे प्रसारण दर देखील हळूहळू वाढते.

अंजीर. 6-6 HPS/HPMC फिल्म्सची ऑक्सिजन पारगम्यता HPS च्या विविध हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीसह

वेगवेगळ्या एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन अंशांसह संमिश्र पडद्यासाठी, हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह ऑक्सिजन प्रसार दर कमी होतो. याचे मुख्य कारण असे आहे की 5:5 कंपाउंडिंग सिस्टीममध्ये, कमी स्निग्धता असलेल्या एचपीएमसी सतत टप्प्यात एचपीएस विखुरलेल्या अवस्थेच्या स्वरूपात अस्तित्वात आहे आणि हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह एचपीएसची स्निग्धता कमी होते. स्निग्धता फरक जितका लहान असेल तितका एकसंध संयुग तयार होण्यास अधिक अनुकूल, पडद्याच्या पदार्थातील ऑक्सिजन पारगम्य वाहिनी अधिक त्रासदायक आणि ऑक्सिजनचा प्रसार दर कमी.

6.4 अध्याय सारांश

या प्रकरणात, एचपीएस आणि एचपीएमसी वेगवेगळ्या प्रमाणात हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापनासह कास्ट करून आणि प्लास्टिसायझर म्हणून पॉलिथिलीन ग्लायकोल जोडून एचपीएमसी/एचपीएस खाद्य मिश्रित चित्रपट तयार केले गेले. संमिश्र झिल्लीच्या क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि मायक्रोडोमेन स्ट्रक्चरवर वेगवेगळ्या एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापन अंशांचा प्रभाव सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन स्मॉल-एंगल एक्स-रे स्कॅटरिंग तंत्रज्ञानाद्वारे अभ्यासला गेला. थर्मल स्थिरता, यांत्रिक गुणधर्म आणि संमिश्र झिल्लीची ऑक्सिजन पारगम्यता आणि त्यांच्या नियमांवर विविध एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन अंशांचे परिणाम थर्मोग्राव्हिमेट्रिक विश्लेषक, यांत्रिक गुणधर्म परीक्षक आणि ऑक्सिजन पारगम्यता परीक्षकाद्वारे अभ्यासले गेले. मुख्य निष्कर्ष खालीलप्रमाणे आहेत:

1. एचपीएमसी/एचपीएस कंपोझिट मेम्ब्रेनसाठी समान कंपाऊंडिंग रेशोसह, हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह, 5.30 वर एचपीएसशी संबंधित क्रिस्टलायझेशन पीक क्षेत्र कमी होते, तर 7.70 येथे एचपीएमसीशी संबंधित क्रिस्टलायझेशन पीक क्षेत्र इतके बदलत नाही, स्टार्चचे हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन मिश्रित फिल्ममध्ये स्टार्चचे पुनर्क्रियीकरण रोखू शकते.
2. HPMC आणि HPS च्या शुद्ध घटक झिल्लीच्या तुलनेत, HPS (5.30) आणि HPMC (7.70) संमिश्र झिल्लीचे क्रिस्टलायझेशन पीक क्षेत्र कमी झाले आहेत, जे सूचित करते की या दोघांच्या संयोगाने, HPMC आणि HPS दोन्ही प्रभावी होऊ शकतात. संमिश्र पडदा. दुसऱ्या घटकाचे रीक्रिस्टलायझेशन एक विशिष्ट प्रतिबंधक भूमिका बजावते.
3. सर्व HPMC/HPS संमिश्र झिल्लीने स्वयं-समान वस्तुमान भग्न संरचना दर्शविली. समान कंपाऊंड गुणोत्तर असलेल्या संमिश्र झिल्लीसाठी, झिल्ली सामग्रीची घनता हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह लक्षणीय घटली; कमी एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन संमिश्र झिल्ली सामग्रीची घनता दोन-शुद्ध घटक सामग्रीच्या तुलनेत लक्षणीयरीत्या कमी असते, तर उच्च एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन पदवी असलेल्या संमिश्र झिल्ली सामग्रीची घनता शुद्ध एचपीएस झिल्लीपेक्षा जास्त असते, जे मुख्यतः कारण एकाच वेळी संमिश्र झिल्ली सामग्रीची घनता प्रभावित होते. पॉलिमर सेगमेंट बाइंडिंग आणि कंपाऊंड सिस्टमच्या दोन घटकांमधील सुसंगतता कमी करण्यावर एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशनचा प्रभाव.
4. HPS चे हायड्रॉक्सीप्रोपिलेशन HPMC/HPS संमिश्र फिल्म्सची थर्मल स्थिरता कमी करू शकते आणि संमिश्र फिल्म्सचे थर्मल डिग्रेडेशन पीक तापमान हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह कमी तापमानाच्या प्रदेशात सरकते, कारण स्टार्च रेणूंमध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपिल गट आहे. परिचय आण्विक विभागांमधील परस्परसंवाद कमी करते आणि रेणूंची व्यवस्थित पुनर्रचना प्रतिबंधित करते.
5. HPS हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन पदवी वाढल्याने शुद्ध HPS झिल्लीचे लवचिक मापांक आणि तन्य शक्ती कमी झाली, तर ब्रेकच्या वेळी लांबलचकता वाढली. याचे मुख्य कारण म्हणजे हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन स्टार्चचे पुनर्क्रियीकरण प्रतिबंधित करते आणि संमिश्र फिल्मला एक ढिले संरचना बनवते.
6. HPS हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह HPMC/HPS संमिश्र फिल्मचे लवचिक मॉड्यूलस कमी झाले, परंतु तन्य शक्ती आणि ब्रेकच्या वेळी विस्तार वाढला, कारण संमिश्र फिल्मच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर HPS हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन डिग्रीचा परिणाम झाला नाही. च्या प्रभावाव्यतिरिक्त, कंपाऊंड सिस्टमच्या दोन घटकांच्या सुसंगततेवर देखील त्याचा परिणाम होतो.
7. शुद्ध HPS ची ऑक्सिजन पारगम्यता hydroxypropyl प्रतिस्थापन पदवी वाढल्याने वाढते, कारण hydroxypropylation HPS आकारहीन क्षेत्राची घनता कमी करते आणि पडद्यामध्ये ऑक्सिजनच्या प्रवेशाचे क्षेत्र वाढवते; एचपीएमसी/एचपीएस संमिश्र झिल्ली हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह ऑक्सिजन पारगम्यता कमी होते, ज्याचे मुख्य कारण म्हणजे हायपरहाइड्रोक्सीप्रोपीलेटेड एचपीएसची एचपीएमसीशी चांगली सुसंगतता आहे, ज्यामुळे संमिश्र झिल्लीतील ऑक्सिजन पारगम्य चॅनेलची टॉर्टुओसिटी वाढते. ऑक्सिजन पारगम्यता कमी.

वरील प्रायोगिक परिणाम दर्शवितात की एचपीएमसी/एचपीएस संमिश्र झिल्लीचे यांत्रिक गुणधर्म, थर्मल स्थिरता आणि ऑक्सिजन पारगम्यता यासारखे मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म त्यांच्या अंतर्गत स्फटिकासारखे संरचना आणि आकारहीन क्षेत्राच्या संरचनेशी जवळून संबंधित आहेत, ज्याचा परिणाम केवळ एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापनामुळे होत नाही, परंतु कॉम्प्लेक्सद्वारे देखील. लिगँड सिस्टम्सच्या दोन-घटक सुसंगततेचा प्रभाव.

निष्कर्ष आणि आउटलुक

1. निष्कर्ष

या पेपरमध्ये, थर्मल जेल एचपीएमसी आणि कोल्ड जेल एचपीएस कंपाऊंड केले आहेत आणि एचपीएमसी/एचपीएस कोल्ड आणि हॉट रिव्हर्स जेल कंपाउंड सिस्टम तयार केले आहे. द्रावणाची एकाग्रता, कंपाऊंडिंग रेशो आणि कंपाऊंड सिस्टीमवरील कातरणेचा प्रभाव यांत्रिक गुणधर्म, डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल गुणधर्म, ऑक्सिजन पारगम्यता, प्रकाश संप्रेषण गुणधर्म आणि थर्मल स्थिरता यासह चिकटपणा, प्रवाह निर्देशांक आणि थिक्सोट्रॉपी यासारख्या rheological गुणधर्मांच्या प्रभावाचा पद्धतशीरपणे अभ्यास केला जातो. कास्टिंग पद्धतीने तयार केलेले संमिश्र चित्रपट. सर्वसमावेशक गुणधर्म, आणि आयोडीन वाइन रंगणे, सुसंगतता, फेज संक्रमण आणि संयुक्त प्रणालीचे फेज मॉर्फोलॉजी यांचा ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपीद्वारे अभ्यास केला गेला आणि HPMC/HPS च्या सूक्ष्म संरचना आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांमधील संबंध स्थापित केला गेला. मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म आणि HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीच्या मायक्रोमॉर्फोलॉजिकल स्ट्रक्चरमधील संबंधानुसार HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीची फेज रचना आणि सुसंगतता नियंत्रित करून कंपोझिटचे गुणधर्म नियंत्रित करण्यासाठी. rheological गुणधर्म, जेल गुणधर्म, सूक्ष्म संरचना आणि पडद्याच्या मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांवर विविध अंशांसह रासायनिक सुधारित HPS च्या प्रभावांचा अभ्यास करून, HPMC/HPS शीत आणि गरम उलट जेल प्रणालीच्या सूक्ष्म संरचना आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांमधील संबंधांचा अधिक अभ्यास केला गेला. जिलेशन यंत्रणा आणि त्याचे परिणाम करणारे घटक आणि कंपाऊंड सिस्टममधील थंड आणि गरम जेलचे कायदे स्पष्ट करण्यासाठी दोघांमधील संबंध आणि भौतिक मॉडेलची स्थापना केली गेली. संबंधित अभ्यासांनी खालील निष्कर्ष काढले आहेत.

1. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमचे कंपाऊंडिंग रेशो बदलल्याने कमी तापमानात एचपीएमसीचे स्निग्धता, तरलता आणि थिक्सोट्रॉपी यासारख्या रिओलॉजिकल गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय सुधारणा होऊ शकते. रिओलॉजिकल गुणधर्म आणि कंपाऊंड सिस्टमच्या मायक्रोस्ट्रक्चरमधील संबंधांचा पुढे अभ्यास केला गेला. विशिष्ट परिणाम खालीलप्रमाणे आहेत:

(1) कमी तापमानात, कंपाऊंड सिस्टीम ही एक सतत फेज-विखुरलेली फेज "समुद्र-बेट" रचना असते आणि एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड रेशो कमी झाल्याने सतत फेज संक्रमण 4:6 वाजता होते. जेव्हा कंपाउंडिंग रेशो जास्त असतो (अधिक HPMC सामग्री), कमी स्निग्धता असलेला HPMC हा सततचा टप्पा असतो आणि HPS हा विखुरलेला टप्पा असतो. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टीमसाठी, जेव्हा कमी-स्निग्धता घटक हा अखंड टप्पा असतो आणि उच्च-स्निग्धता घटक हा सततचा टप्पा असतो, तेव्हा कंपाऊंड सिस्टीमच्या स्निग्धतेमध्ये सतत फेजच्या चिकटपणाचे योगदान लक्षणीय भिन्न असते. जेव्हा कमी-स्निग्धता HPMC हा सतत टप्पा असतो, तेव्हा कंपाऊंड सिस्टीमची स्निग्धता मुख्यत्वे सतत-फेज स्निग्धतेचे योगदान प्रतिबिंबित करते; जेव्हा उच्च-स्निग्धता HPS हा सतत टप्पा असतो, तेव्हा HPMC विखुरलेला टप्पा म्हणून उच्च-स्निग्धता HPS ची चिकटपणा कमी करेल. परिणाम कंपाऊंड सिस्टममध्ये एचपीएस सामग्री आणि सोल्यूशन एकाग्रता वाढल्याने, कंपाऊंड सिस्टमची चिकटपणा आणि कातरणे पातळ होण्याची घटना हळूहळू वाढली, तरलता कमी झाली आणि कंपाऊंड सिस्टमचे घन सारखे वर्तन वाढले. HPMC ची स्निग्धता आणि थिक्सोट्रॉपी HPS सह फॉर्म्युलेशनद्वारे संतुलित केली जाते.

(2) 5:5 कंपाउंडिंग प्रणालीसाठी, HPMC आणि HPS अनुक्रमे कमी आणि उच्च तापमानात सतत टप्पे तयार करू शकतात. या टप्प्यातील रचना बदलामुळे जटिल व्हिस्कोसिटी, व्हिस्कोइलास्टिक गुणधर्म, वारंवारता अवलंबन आणि जटिल जेलच्या जेल गुणधर्मांवर लक्षणीय परिणाम होऊ शकतो. विखुरलेल्या टप्प्यांनुसार, एचपीएमसी आणि एचपीएस अनुक्रमे उच्च आणि कमी तापमानात एचपीएमसी/एचपीएस कंपाऊंड सिस्टमचे रिओलॉजिकल गुणधर्म आणि जेल गुणधर्म निर्धारित करू शकतात. HPMC/HPS संमिश्र नमुन्यांचे व्हिस्कोइलास्टिक वक्र कमी तापमानात HPS आणि उच्च तापमानात HPMC सह सुसंगत होते.

(3) HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीचे सूक्ष्म संरचना, rheological गुणधर्म आणि जेल गुणधर्म यांच्यातील संबंध स्थापित केला गेला. मिश्रित प्रणालीच्या स्निग्धता वक्रातील अचानक बदल आणि नुकसान घटक वक्रातील टॅन डेल्टा शिखर 45 °C वर दिसून येते, जे मायक्रोग्राफमध्ये (45 °C वर) आढळलेल्या सह-अखंड टप्प्याच्या घटनेशी सुसंगत आहे.

1. आयोडीन डाईंग ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपी तंत्रज्ञानासह एकत्रित सूक्ष्म रचना आणि यांत्रिक गुणधर्म, डायनॅमिक थर्मोमेकॅनिकल गुणधर्म, प्रकाश संप्रेषण, ऑक्सिजन पारगम्यता आणि संमिश्र झिल्लीची थर्मल स्थिरता, विविध कंपाऊंडिंग गुणोत्तर आणि द्रावण एकाग्रता यांचा अभ्यास करून, संशोधन फेज मॉर्फोलॉजी आणि फेज मॉर्फोलॉजी. कॉम्प्लेक्सची तपासणी केली गेली आणि कॉम्प्लेक्सच्या मायक्रोस्ट्रक्चर आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांमधील संबंध स्थापित केला गेला. विशिष्ट परिणाम खालीलप्रमाणे आहेत:

(1) विविध कंपाउंडिंग रेशो असलेल्या संमिश्र चित्रपटांच्या SEM प्रतिमांमध्ये कोणतेही स्पष्ट द्वि-चरण इंटरफेस नाही. DMA परिणामांमध्ये बहुतेक संमिश्र चित्रपटांमध्ये फक्त एक काचेचा संक्रमण बिंदू असतो आणि बहुतेक संयुक्त चित्रपटांमध्ये DTG वक्रमध्ये फक्त एक थर्मल डिग्रेडेशन पीक असतो. हे एकत्रितपणे सूचित करतात की HPMC ची HPS सह विशिष्ट सुसंगतता आहे.

(2) सापेक्ष आर्द्रतेचा HPMC/HPS संमिश्र चित्रपटांच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर लक्षणीय परिणाम होतो आणि HPS सामग्रीच्या वाढीसह त्याच्या प्रभावाची डिग्री वाढते. कमी सापेक्ष आर्द्रतेवर, एचपीएस सामग्रीच्या वाढीसह मिश्रित चित्रपटांचे लवचिक मापांक आणि तन्य शक्ती दोन्ही वाढले, आणि संमिश्र चित्रपटांच्या ब्रेकच्या वेळी वाढवणे शुद्ध घटक चित्रपटांपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी होते. सापेक्ष आर्द्रतेच्या वाढीसह, संमिश्र फिल्मचे लवचिक मापांक आणि तन्य शक्ती कमी झाली आणि ब्रेकच्या वेळी लांबलचकता लक्षणीय वाढली आणि संमिश्र फिल्मचे यांत्रिक गुणधर्म आणि कंपाऊंडिंग गुणोत्तर यांच्यातील संबंधाने पूर्णपणे विरुद्ध बदल नमुना दर्शविला. सापेक्ष आर्द्रता. वेगवेगळ्या कंपाऊंडिंग रेशोसह संमिश्र झिल्लीचे यांत्रिक गुणधर्म वेगवेगळ्या सापेक्ष आर्द्रतेच्या परिस्थितीत छेदन दर्शवतात, जे वेगवेगळ्या अनुप्रयोग आवश्यकतांनुसार उत्पादनाची कार्यक्षमता ऑप्टिमाइझ करण्याची शक्यता प्रदान करते.

(3) HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीचे सूक्ष्म संरचना, फेज संक्रमण, पारदर्शकता आणि यांत्रिक गुणधर्म यांच्यातील संबंध स्थापित केला गेला. a कंपाऊंड सिस्टीमच्या पारदर्शकतेचा सर्वात कमी बिंदू एचपीएमसीच्या सतत टप्प्यापासून विखुरलेल्या टप्प्यापर्यंतच्या फेज संक्रमण बिंदूशी सुसंगत आहे आणि तन्य मॉड्यूलस कमी होण्याच्या किमान बिंदूशी सुसंगत आहे. b सोल्युशनच्या एकाग्रतेच्या वाढीसह यंग्सचे मापांक आणि वाढताना कमी होते, जे संयुग प्रणालीमध्ये सतत टप्प्यापासून विखुरलेल्या अवस्थेपर्यंत एचपीएमसीच्या रूपात्मक बदलाशी संबंधित आहे.

(4) HPS जोडल्याने संमिश्र झिल्लीतील ऑक्सिजन पारगम्य वाहिनीची टॉर्टुओसिटी वाढते, झिल्लीची ऑक्सिजन पारगम्यता लक्षणीयरीत्या कमी होते आणि HPMC पडद्याच्या ऑक्सिजन अडथळा कार्यक्षमतेत सुधारणा होते.

1. संमिश्र प्रणालीच्या rheological गुणधर्मांवर HPS रासायनिक बदलाचा प्रभाव आणि क्रिस्टल संरचना, आकारहीन प्रदेश रचना, यांत्रिक गुणधर्म, ऑक्सिजन पारगम्यता आणि थर्मल स्थिरता यासारख्या संमिश्र झिल्लीच्या सर्वसमावेशक गुणधर्मांचा अभ्यास केला गेला. विशिष्ट परिणाम खालीलप्रमाणे आहेत:

(1) एचपीएसचे हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन कमी तापमानात कंपाऊंड प्रणालीची चिकटपणा कमी करू शकते, कंपाऊंड द्रावणाची तरलता सुधारू शकते आणि कातरणे पातळ होण्याची घटना कमी करू शकते; HPS चे hydroxypropylation कंपाऊंड सिस्टीमच्या रेखीय व्हिस्कोइलास्टिक क्षेत्राला अरुंद करू शकते, HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टमचे फेज संक्रमण तापमान कमी करू शकते आणि कमी तापमानात कंपाऊंड सिस्टमचे घन सारखे वर्तन आणि उच्च तापमानात द्रवता सुधारू शकते.

(२) एचपीएसचे हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन आणि दोन घटकांच्या सुसंगततेत सुधारणा केल्याने झिल्लीतील स्टार्चचे पुनरुत्थान लक्षणीयरीत्या रोखू शकते आणि संमिश्र झिल्लीमध्ये एक सैल स्व-समान रचना तयार होण्यास प्रोत्साहन मिळते. स्टार्च आण्विक साखळीवर मोठ्या प्रमाणात हायड्रॉक्सीप्रोपाइल गटांचा परिचय HPS आण्विक विभागांच्या परस्पर बंधन आणि व्यवस्थित पुनर्रचना मर्यादित करते, परिणामी HPS ची अधिक-सैल स्वयं-समान रचना तयार होते. जटिल प्रणालीसाठी, हायड्रॉक्सीप्रोपील प्रतिस्थापनाची डिग्री वाढल्याने साखळी-सारखे HPMC रेणू HPS च्या सैल पोकळीच्या प्रदेशात प्रवेश करू शकतात, ज्यामुळे जटिल प्रणालीची सुसंगतता सुधारते आणि HPS च्या स्वयं-समान संरचनेची घनता सुधारते. कंपाऊंड सिस्टमची सुसंगतता हायड्रॉक्सीप्रोपिल ग्रुपच्या प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह वाढते, जी rheological गुणधर्मांच्या परिणामांशी सुसंगत आहे.

(३) एचपीएमसी/एचपीएस संमिश्र झिल्लीचे यांत्रिक गुणधर्म, थर्मल स्थिरता आणि ऑक्सिजन पारगम्यता यासारखे मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म त्याच्या अंतर्गत स्फटिकासारखे संरचना आणि आकारहीन क्षेत्राच्या संरचनेशी जवळून संबंधित आहेत. दोन घटकांच्या अनुकूलतेच्या दोन प्रभावांचा एकत्रित परिणाम.

1. कंपाऊंड सिस्टीमच्या rheological गुणधर्मांवर HPS च्या द्रावणाची एकाग्रता, तापमान आणि रासायनिक बदलाच्या परिणामांचा अभ्यास करून, HPMC/HPS कोल्ड-हीट इनव्हर्स जेल कंपाऊंड सिस्टमच्या जेलेशन यंत्रणावर चर्चा करण्यात आली. विशिष्ट परिणाम खालीलप्रमाणे आहेत:

(1) संयुग प्रणालीमध्ये गंभीर एकाग्रता (8%) आहे, गंभीर एकाग्रतेच्या खाली, HPMC आणि HPS स्वतंत्र आण्विक साखळी आणि फेज क्षेत्रांमध्ये अस्तित्वात आहेत; जेव्हा गंभीर एकाग्रता गाठली जाते, तेव्हा HPS टप्पा कंडेन्सेटच्या रूपात द्रावणात तयार होतो. जेल सेंटर एक मायक्रोजेल रचना आहे जी एचपीएमसी आण्विक साखळ्यांच्या गुंफण्याने जोडलेली आहे; गंभीर एकाग्रतेच्या वर, गुंफणे अधिक क्लिष्ट आहे आणि परस्परसंवाद अधिक मजबूत आहे, आणि समाधान पॉलिमर वितळण्यासारखे वर्तन प्रदर्शित करते.

(2) कॉम्प्लेक्स सिस्टममध्ये तापमानाच्या बदलासह सतत टप्प्याचा एक संक्रमण बिंदू असतो, जो जटिल प्रणालीमध्ये HPMC आणि HPS च्या जेल वर्तनाशी संबंधित असतो. कमी तापमानात, HPMC ची स्निग्धता HPS पेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी असते, म्हणून HPMC उच्च-व्हिस्कोसिटी HPS जेल टप्प्याच्या आसपास एक सतत टप्पा बनवते. दोन टप्प्यांच्या काठावर, HPMC साखळीवरील हायड्रॉक्सिल गट त्यांच्या बंधनकारक पाण्याचा काही भाग गमावतात आणि HPS आण्विक साखळीसह इंटरमॉलिक्युलर हायड्रोजन बंध तयार करतात. गरम होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान, पुरेशी ऊर्जा शोषून घेतल्याने HPS आण्विक साखळ्या हलल्या आणि पाण्याच्या रेणूंसह हायड्रोजन बंध तयार झाले, परिणामी जेलची रचना फुटली. त्याच वेळी, एचपीएमसी साखळ्यांवरील वॉटर-केज आणि वॉटर-शेल स्ट्रक्चर्स नष्ट झाले आणि हायड्रोफिलिक गट आणि हायड्रोफोबिक क्लस्टर्स उघड करण्यासाठी हळूहळू फाटले. उच्च तापमानात, इंटरमोलेक्युलर हायड्रोजन बाँड्स आणि हायड्रोफोबिक असोसिएशनमुळे HPMC जेल नेटवर्क स्ट्रक्चर बनवते आणि अशा प्रकारे यादृच्छिक कॉइलच्या HPS सतत टप्प्यात विखुरलेला उच्च-स्निग्धता पसरलेला टप्पा बनतो.

(3) HPS च्या हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापन डिग्रीच्या वाढीसह, HPMC/HPS कंपाऊंड सिस्टमची सुसंगतता सुधारते आणि कंपाऊंड सिस्टममधील फेज संक्रमण तापमान कमी तापमानाकडे जाते. हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रतिस्थापन पदवी वाढल्याने, HPS द्रावणात अधिक ताणलेले हेलिकल तुकडे आहेत, जे दोन टप्प्यांच्या सीमेवर HPMC आण्विक साखळीसह अधिक आंतरमोलेक्युलर हायड्रोजन बंध तयार करू शकतात, अशा प्रकारे अधिक एकसमान रचना तयार करतात. हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशनमुळे स्टार्चची स्निग्धता कमी होते, ज्यामुळे कंपाऊंडमधील एचपीएमसी आणि एचपीएसमधील स्निग्धता फरक संकुचित होतो, जो अधिक एकसंध संयुगाच्या निर्मितीसाठी अनुकूल असतो आणि दोन घटकांमधील स्निग्धता फरकाचे किमान मूल्य कमी होते. तापमान क्षेत्र.

2. इनोव्हेशन पॉइंट्स

1. HPMC/HPS कोल्ड आणि हॉट रिव्हर्स्ड-फेज जेल कंपाऊंड सिस्टमची रचना आणि रचना करा आणि या प्रणालीच्या अद्वितीय rheological गुणधर्मांचा पद्धतशीरपणे अभ्यास करा, विशेषत: कंपाऊंड सोल्यूशनची एकाग्रता, कंपाऊंड गुणोत्तर, तापमान आणि घटकांचे रासायनिक बदल. rheological गुणधर्म, जेल गुणधर्म आणि कंपाऊंड प्रणालीची सुसंगतता यांच्या प्रभावाचे कायदे पुढे अभ्यासले गेले, आणि आयोडीन डाईंग ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शकाच्या निरीक्षणासह एकत्रितपणे कंपाऊंड प्रणालीचे फेज मॉर्फोलॉजी आणि फेज संक्रमणाचा अभ्यास केला गेला. कंपाऊंड सिस्टमची रचना स्थापित केली गेली- Rheological गुणधर्म-जेल गुणधर्म संबंध. प्रथमच, आर्रेनियस मॉडेलचा वापर वेगवेगळ्या तापमान श्रेणींमध्ये कोल्ड आणि हॉट रिव्हर्स्ड-फेज कंपोझिट जेलच्या जेल निर्मिती नियमात बसण्यासाठी केला गेला.

2. एचपीएमसी/एचपीएस संमिश्र प्रणालीचे फेज वितरण, फेज संक्रमण आणि सुसंगतता आयोडीन डाईंग ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप विश्लेषण तंत्रज्ञानाद्वारे पाहिली गेली आणि संमिश्र फिल्म्सचे ऑप्टिकल गुणधर्म आणि यांत्रिक गुणधर्म एकत्र करून पारदर्शकता-यांत्रिक गुणधर्म स्थापित केले गेले. मायक्रोस्ट्रक्चर आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांमधील संबंध जसे की गुणधर्म-फेज मॉर्फोलॉजी आणि एकाग्रता-यांत्रिक गुणधर्म-फेज मॉर्फोलॉजी. कंपाऊंडिंग रेशो, तापमान आणि एकाग्रतेसह या कंपाऊंड सिस्टमच्या फेज मॉर्फोलॉजीच्या बदल कायद्याचे थेट निरीक्षण करण्याची ही पहिलीच वेळ आहे, विशेषत: फेज संक्रमणाची परिस्थिती आणि कंपाऊंड सिस्टमच्या गुणधर्मांवर फेज संक्रमणाचा प्रभाव.

3. वेगवेगळ्या एचपीएस हायड्रॉक्सीप्रॉपिल प्रतिस्थापन अंशांसह संमिश्र झिल्लीची क्रिस्टलीय रचना आणि अनाकार रचना यांचा SAXS द्वारे अभ्यास करण्यात आला, आणि ऑक्सिजन मेमॅबॅबिलिटी सारख्या ऑक्सिजन मेम्ब्रेबिलिटी सारख्या मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांसह rheological परिणाम आणि मिश्रित जेलच्या प्रभावाची चर्चा केली गेली. घटक आणि कायदे, प्रथमच असे आढळून आले की संमिश्र प्रणालीची स्निग्धता संमिश्र झिल्लीतील स्वयं-समान संरचनेच्या घनतेशी संबंधित आहे आणि ऑक्सिजन पारगम्यता आणि संमिश्राचे यांत्रिक गुणधर्म यासारखे मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म थेट निर्धारित करते. झिल्ली, आणि भौतिक गुणधर्मांमधील rheological गुणधर्म-मायक्रोस्ट्रक्चर-झिल्ली संबंध स्थापित करते.

3. आउटलुक

अलिकडच्या वर्षांत, कच्चा माल म्हणून नूतनीकरणयोग्य नैसर्गिक पॉलिमर वापरून सुरक्षित आणि खाद्य पॅकेजिंग सामग्रीचा विकास अन्न पॅकेजिंग क्षेत्रात संशोधनाचे केंद्र बनले आहे. या पेपरमध्ये, नैसर्गिक पॉलिसेकेराइड मुख्य कच्चा माल म्हणून वापरला जातो. एचपीएमसी आणि एचपीएसचे मिश्रण करून, कच्च्या मालाची किंमत कमी केली जाते, एचपीएमसीची कमी तापमानात प्रक्रिया कार्यप्रदर्शन सुधारते आणि संमिश्र झिल्लीची ऑक्सिजन अडथळा कार्यक्षमता सुधारली जाते. रिओलॉजिकल विश्लेषण, आयोडीन डाईंग ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप विश्लेषण आणि संमिश्र फिल्म मायक्रोस्ट्रक्चर आणि सर्वसमावेशक कार्यप्रदर्शन विश्लेषणाच्या संयोजनाद्वारे, फेज मॉर्फोलॉजी, फेज ट्रांझिशन, फेज सेपरेशन आणि कोल्ड-हॉट रिव्हर्स-फेज जेल कंपोझिट सिस्टमची सुसंगतता अभ्यासली गेली. संमिश्र प्रणालीच्या सूक्ष्म संरचना आणि मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्मांमधील संबंध स्थापित केला गेला. मॅक्रोस्कोपिक गुणधर्म आणि HPMC/HPS संमिश्र प्रणालीच्या मायक्रोमॉर्फोलॉजिकल स्ट्रक्चरमधील संबंधांनुसार, मिश्रित सामग्री नियंत्रित करण्यासाठी संयुक्त प्रणालीची फेज रचना आणि सुसंगतता नियंत्रित केली जाऊ शकते. या पेपरमधील संशोधनाला प्रत्यक्ष उत्पादन प्रक्रियेसाठी महत्त्वाचे मार्गदर्शक महत्त्व आहे; कोल्ड आणि हॉट इन्व्हर्स कंपोझिट जेलच्या निर्मितीची यंत्रणा, परिणाम करणारे घटक आणि नियम यावर चर्चा केली आहे, जी थंड आणि गरम व्युत्क्रम जैलची समान संमिश्र प्रणाली आहे. या पेपरचे संशोधन विशेष तापमान-नियंत्रित स्मार्ट सामग्रीच्या विकासासाठी आणि वापरासाठी सैद्धांतिक मार्गदर्शन प्रदान करण्यासाठी एक सैद्धांतिक मॉडेल प्रदान करते. या शोधनिबंधाचे संशोधन परिणाम चांगले सैद्धांतिक मूल्य आहे. या पेपरच्या संशोधनामध्ये अन्न, साहित्य, जेल आणि कंपाऊंडिंग आणि इतर विषयांचा समावेश आहे. वेळ आणि संशोधन पद्धतींच्या मर्यादेमुळे, या विषयाच्या संशोधनात अजूनही बरेच अपूर्ण मुद्दे आहेत, ज्यात पुढील पैलूंवरून खोलवर आणि सुधारित केले जाऊ शकते. विस्तृत करा:

सैद्धांतिक पैलू:

1. वेगवेगळ्या साखळी शाखेचे गुणोत्तर, आण्विक वजन आणि HPS च्या प्रकारांचा rheological गुणधर्म, झिल्ली गुणधर्म, फेज मॉर्फोलॉजी आणि कंपाऊंड सिस्टमची सुसंगतता यावर होणारे परिणाम आणि कंपाऊंडच्या जेल निर्मिती यंत्रणेवर त्याच्या प्रभावाचा कायदा एक्सप्लोर करण्यासाठी प्रणाली
2. HPMC hydroxypropyl प्रतिस्थापन पदवी, methoxyl प्रतिस्थापन पदवी, रेओलॉजिकल गुणधर्मांवर आण्विक वजन आणि स्त्रोत, जेल गुणधर्म, झिल्ली गुणधर्म आणि कंपाऊंड सिस्टमची प्रणाली अनुकूलता यांचे परिणाम तपासा आणि कंपाऊंड कंडेन्सेशनवर HPMC रासायनिक बदलाच्या प्रभावाचे विश्लेषण करा. जेल निर्मिती यंत्रणेचा प्रभाव नियम.
3. मीठ, पीएच, प्लास्टिसायझर, क्रॉस-लिंकिंग एजंट, बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ आणि इतर संयुग प्रणालींचा प्रभाव rheological गुणधर्म, जेल गुणधर्म, पडदा संरचना आणि गुणधर्म आणि त्यांचे नियम अभ्यासले गेले.

अर्ज:

1. सीझनिंग पॅकेट्स, भाजीपाला पॅकेट्स आणि सॉलिड सूपच्या पॅकेजिंग ऍप्लिकेशनसाठी फॉर्म्युला ऑप्टिमाइझ करा आणि स्टोरेज कालावधी दरम्यान सीझनिंग्ज, भाज्या आणि सूपचे संरक्षण प्रभाव, सामग्रीचे यांत्रिक गुणधर्म आणि बाह्य शक्तींच्या अधीन असताना उत्पादनाच्या कार्यक्षमतेतील बदलांचा अभ्यास करा. , आणि पाण्याची विद्राव्यता आणि सामग्रीची स्वच्छता निर्देशांक. हे दाणेदार पदार्थ जसे की कॉफी आणि दूध चहा, तसेच केक, चीज, मिष्टान्न आणि इतर खाद्यपदार्थांच्या खाद्य पॅकेजिंगवर देखील लागू केले जाऊ शकते.
2. वनस्पतिजन्य औषधी वनस्पती कॅप्सूलच्या वापरासाठी फॉर्म्युला डिझाइन ऑप्टिमाइझ करा, प्रक्रियेच्या परिस्थितीचा पुढील अभ्यास करा आणि सहाय्यक एजंट्सची इष्टतम निवड करा आणि पोकळ कॅप्सूल उत्पादने तयार करा. शारीरिक आणि रासायनिक संकेतक जसे की कुरूपता, विघटन वेळ, हेवी मेटल सामग्री आणि सूक्ष्मजीव सामग्रीची चाचणी घेण्यात आली.
3. फळे आणि भाज्या, मांस उत्पादने इत्यादी ताजी ठेवण्यासाठी, फवारणी, बुडविणे आणि पेंटिंगच्या विविध प्रक्रिया पद्धतींनुसार, योग्य सूत्र निवडा आणि कुजलेल्या फळांचे प्रमाण, ओलावा कमी होणे, पोषक तत्वांचा वापर, कडकपणा यांचा अभ्यास करा. स्टोरेज कालावधी दरम्यान पॅकेजिंग नंतर भाज्या, तकाकी आणि चव आणि इतर निर्देशक; पॅकेजिंगनंतर मांस उत्पादनांचे रंग, पीएच, टीव्हीबी-एन मूल्य, थायोबार्बिट्युरिक ऍसिड आणि सूक्ष्मजीवांची संख्या.