Reologjia dhe pajtueshmëria e kompleksit HPMC/HPS

Reologjia dhe përputhshmëria eHPMC/HPSKompleksi

Fjalë kyçe: hidroksipropil metilcelulozë; niseshte hidroksipropil; veti reologjike; pajtueshmëria; Modifikimi kimik.

Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) është një polimer polisaharid që përdoret zakonisht në përgatitjen e filmave të ngrënshëm. Përdoret gjerësisht në fushën e ushqimit dhe ilaçit. Filmi ka transparencë të mirë, veti mekanike dhe veti të barrierës së vajit. Sidoqoftë, HPMC është një xhel i shkaktuar termikisht, i cili çon në performancën e tij të dobët të përpunimit në temperaturë të ulët dhe konsum të lartë të energjisë së prodhimit; Për më tepër, çmimi i saj i shtrenjtë i lëndës së parë kufizon aplikimin e saj të gjerë duke përfshirë fushën farmaceutike. Niseshte hidroksipropil (HPS) është një material ushqimor që përdoret gjerësisht në fushën e ushqimit dhe ilaçit. Ka një gamë të gjerë burimesh dhe çmim të ulët. Shtë një material ideal për të zvogëluar koston e HPMC. Për më tepër, vetitë e xhelit të ftohtë të HPS mund të balancojnë viskozitetin dhe vetitë e tjera reologjike të HPMC. , për të përmirësuar performancën e saj të përpunimit në temperaturë të ulët. Për më tepër, filmi i ngrënshëm i HPS ka veti të shkëlqyera të barrierave të oksigjenit, kështu që mund të përmirësojë ndjeshëm vetitë e barrierës së oksigjenit të filmit ushqimor HPMC.

HPS u shtua në HPMC për përbërje, dhe u ndërtua sistemi i përbërjes së xhelit të ftohtë dhe të nxehtë të fazës së kthyer dhe të nxehtë. U diskutua ligji i ndikimit të pronave, u diskutua mekanizmi i ndërveprimit midis HPS dhe HPMC në zgjidhje, u diskutua përputhshmëria dhe kalimi fazor i sistemit të përbërë, dhe u krijua marrëdhënia midis vetive reologjike dhe strukturës së sistemit të përbërë. Rezultatet tregojnë se sistemi i përbërjes ka një përqendrim kritik (8%), nën përqendrimin kritik, HPMC dhe HPS ekzistojnë në zinxhirë molekularë të pavarur dhe rajone fazore; Mbi përqendrimin kritik, faza HPS është formuar në tretësirë ​​si qendra e xhelit, struktura e mikrogelës, e cila është e lidhur me ndërthurjen e zinxhirëve molekularë HPMC, tregon një sjellje të ngjashme me atë të një shkrirjeje polimer. Karakteristikat reologjike të sistemit të përbërjes dhe raporti i përbërjes përputhen me rregullin e shumës logaritmike, dhe tregojnë një shkallë të caktuar të devijimit pozitiv dhe negativ, duke treguar që të dy përbërësit kanë pajtueshmëri të mirë. Sistemi i përbërë është një strukturë e vazhdueshme e shpërndarur fazore "të detit-ishullit" në temperaturë të ulët, dhe tranzicioni i fazës së vazhdueshme ndodh në 4: 6 me uljen e raportit të përbërjes HPMC/HPS.

Si një komponent i rëndësishëm i mallrave ushqimore, paketimi i ushqimit mund të parandalojë dëmtimin dhe ndotjen e ushqimit nga faktorë të jashtëm në procesin e qarkullimit dhe ruajtjes, duke zgjatur kështu jetëgjatësinë dhe periudhën e ruajtjes së ushqimit. Si një lloj i ri i materialit të paketimit të ushqimit që është i sigurt dhe i ngrënshëm, dhe madje ka një vlerë të caktuar ushqyese, filmi ushqimor ka perspektiva të gjera aplikimi në paketimin dhe ruajtjen e ushqimit, ushqimin e shpejtë dhe kapsulat farmaceutike, dhe është bërë një pikë e nxehtë kërkimore në ushqimin aktual. Fushat e lidhura me paketimin.

Membrana e përbërë HPMC/HPS u përgatit me metodën e hedhjes. Përputhshmëria dhe ndarja fazore e sistemit të përbërë u hulumtuan më tej duke skanuar mikroskopinë e elektroneve, analizën dinamike të pasurisë termomekanike dhe analizën termogravimetrike, dhe vetitë mekanike të membranës së përbërë u studiuan. dhe përshkueshmëria e oksigjenit dhe vetitë e tjera të membranës. Rezultatet tregojnë se asnjë ndërfaqe e dukshme dyfazore nuk gjendet në imazhet SEM të të gjithë filmave të përbërë, ekziston vetëm një pikë e tranzicionit të qelqit në rezultatet e DMA të shumicës së filmave të përbërë, dhe vetëm një kulm i degradimit termik shfaqet në kthesat DTG nga shumica e filmave të përbërë. HPMC ka përputhshmëri të caktuar me HPS. Shtimi i HPS në HPMC përmirëson ndjeshëm vetitë e pengesës së oksigjenit të membranës së përbërë. Karakteristikat mekanike të membranës së përbërë ndryshojnë shumë me raportin e përbërjes dhe lagështinë relative të mjedisit, dhe paraqesin një pikë kryqëzimi, e cila mund të sigurojë një referencë për optimizimin e produktit për kërkesa të ndryshme të aplikimit.

Morfologjia mikroskopike, shpërndarja fazore, kalimi fazor dhe mikrostrukturat e tjera të sistemit të përbërjes HPMC/HPS u studiuan me anë të analizës së thjeshtë të mikroskopit optik me ngjyrosje me jod, dhe transparenca dhe vetitë mekanike të sistemit të përbërjes u studiuan nga spektrofotometri ultravjollcë dhe testuesi i vetive mekanike. Është vendosur marrëdhënia midis strukturës morfologjike mikroskopike dhe performancës gjithëpërfshirëse makroskopike të sistemit të përbërjes HPMC/HPS. Rezultatet tregojnë se një numër i madh i mezofazave janë të pranishme në sistemin e përbërë, i cili ka përputhshmëri të mirë. Ekziston një pikë e tranzicionit fazor në sistemin e përbërjes, dhe kjo pikë e tranzicionit fazor ka një raport të caktuar të përbërjes dhe varësi të përqendrimit të tretësirës. Pika më e ulët e transparencës së sistemit të përbërë është në përputhje me pikën e kalimit fazor të HPMC nga faza e vazhdueshme në fazën e shpërndarë dhe pikën minimale të modulit të tërheqjes. Moduli i Young dhe zgjatja në thyerje u ulën me rritjen e përqendrimit të tretësirës, ​​e cila kishte një lidhje shkakësore me kalimin e HPMC nga faza e vazhdueshme në fazën e shpërndarë.

Një rheometër u përdor për të studiuar efektin e modifikimit kimik të HPS në vetitë reologjike dhe vetitë e xhelit të sistemit të përbërjes xhel të ftohtë dhe të nxehtë të fazës HPMC/HPS. Kapacitetet dhe tranzicionet fazore u studiuan, dhe u krijua marrëdhënia midis mikrostrukturës dhe vetive reologjike dhe xhel. Rezultatet e hulumtimit tregojnë se hidroksipropilimi i HPS mund të zvogëlojë viskozitetin e sistemit të përbërjes në temperaturë të ulët, të përmirësojë rrjedhshmërinë e zgjidhjes së përbërjes dhe të zvogëlojë fenomenin e rrallimit të qethjes; Hidroksipropilimi i HPS mund të ngushtojë viskozitetin linear të sistemit të përbërjes. Në rajonin elastik, temperatura e tranzicionit fazor të sistemit të përbërjes HPMC/HPS është zvogëluar, dhe sjellja e ngurtë-si e sistemit të përbërjes në temperaturë të ulët dhe rrjedhshmëria në temperaturë të lartë përmirësohet. HPMC dhe HPS formojnë faza të vazhdueshme në temperatura të ulëta dhe të larta, përkatësisht, dhe pasi fazat e shpërndara përcaktojnë vetitë reologjike dhe vetitë e xhelit të sistemit të përbërë në temperatura të larta dhe të ulëta. Të dy ndryshimi i papritur në kurbën e viskozitetit të sistemit të komplikuar dhe kulmin e deltës TAN në kurbën e faktorit të humbjes shfaqen në 45 ° C, i cili bën jehonë fenomenin e fazës së vazhdueshme të vërejtur në mikrografitë e njollosura të jodit në 45 ° C.

Efekti i modifikimit kimik të HPS në strukturën kristaline dhe strukturën mikro-divizionale të filmit të përbërë u studiua nga teknologjia e shpërndarjes me rreze të vogël me rreze sinkrotron, dhe vetitë mekanike, ishin vetitë e barrierave të oksigjenit dhe qëndrueshmëria termike e filmit të përbërë ishin studioi në mënyrë sistematike ndikimin e ndryshimeve të strukturës kimike të përbërësve të përbërë në mikrostrukturën dhe vetitë makroskopike të sistemeve të përbëra. Rezultatet e rrezatimit sinkrotron treguan se hidroksipropilimi i HPS dhe përmirësimi i pajtueshmërisë së dy përbërësve mund të pengojë ndjeshëm recristalizimin e niseshtës në membranë dhe të promovojë formimin e një strukture të vetë-ndjeshme më të lirshme në membranë të përbërë. Karakteristikat makroskopike siç janë vetitë mekanike, stabiliteti termik dhe përshkueshmëria e oksigjenit të membranës së përbërë HPMC/HPS janë të lidhura ngushtë me strukturën e saj kristalore të brendshme dhe strukturën e rajonit amorf. Efekti i kombinuar i dy efekteve.

Kapitulli një hyrje

Si një komponent i rëndësishëm i mallrave ushqimorë, materialet e paketimit të ushqimit mund të mbrojnë ushqimin nga dëmtimi fizik, kimik dhe biologjik dhe ndotja gjatë qarkullimit dhe ruajtjes, të ruajë cilësinë e ushqimit në vetvete, të lehtësojë konsumin e ushqimit dhe të sigurojë ushqimin. Magazinimi dhe ruajtja afatgjatë, dhe jepni pamjen e ushqimit për të tërhequr konsumin dhe për të marrë vlerë përtej kostos së materialit [1-4]. Si një lloj i ri i materialit për paketimin e ushqimit që është i sigurt dhe i ngrënshëm, dhe madje ka një vlerë të caktuar ushqyese, filmi i ngrënshëm ka perspektivë të gjerë të aplikimit në paketimin e ushqimit dhe ruajtjen, ushqimin e shpejtë dhe kapsulat farmaceutike, dhe është bërë një pikë hulumtimi në ushqimin aktual Fushat e lidhura me paketimin.

Filmat e ngrënshëm janë filma me një strukturë poroze të rrjetit, të marra zakonisht duke përpunuar polimere natyrore ushqimore. Many natural polymers existing in nature have gel properties, and their aqueous solutions can form hydrogels under certain conditions, such as some natural polysaccharides, proteins, lipids, etc. . Polisaharidet strukturore natyrore si niseshte dhe celuloza, për shkak të strukturës së tyre të veçantë molekulare të spirales me zinxhir të gjatë dhe vetive kimike të qëndrueshme, mund të jenë të përshtatshme për mjedise të ruajtjes afatgjata dhe të ndryshme, dhe janë studiuar gjerësisht si materiale të ngrënshme të formimit të filmit. Filmat e ngrënshëm të bërë nga një polisaharid i vetëm shpesh kanë kufizime të caktuara në performancë. Prandaj, për të eleminuar kufizimet e filmave të vetëm të ngrënshëm polisaharide, të merrni veti të veçanta ose të zhvilloni funksione të reja, të zvogëloni çmimet e produktit dhe të zgjeroni aplikimet e tyre, zakonisht përdoren dy lloje të polisaharideve. Ose polisaharidet e mësipërme natyrore janë të komplikuara për të arritur efektin e vetive plotësuese. Sidoqoftë, për shkak të ndryshimit në strukturën molekulare midis polimereve të ndryshme, ekziston një entropi konformuese, dhe shumica e komplekseve polimer janë pjesërisht të pajtueshme ose të papajtueshme. Morfologjia fazore dhe pajtueshmëria e kompleksit polimer do të përcaktojë vetitë e materialit të përbërë. Deformimi dhe historia e rrjedhës gjatë përpunimit kanë një ndikim të rëndësishëm në strukturë. Prandaj, studiohen vetitë makroskopike siç janë vetitë reologjike të sistemit kompleks polimer. Ndërlidhja midis strukturave morfologjike mikroskopike siç janë morfologjia fazore dhe përputhshmëria është e rëndësishme për rregullimin e performancës, analizës dhe modifikimit të materialeve të përbëra, teknologjisë së përpunimit, udhëzimit të dizajnit të formulës dhe përpunimit të përpunimit të makinerive dhe vlerësimit të prodhimit. Performanca e përpunimit të produktit dhe zhvillimi dhe aplikimi i materialeve të reja polimer kanë një rëndësi të madhe.

Në këtë kapitull, statusi i hulumtimit dhe përparimi i aplikimit të materialeve të filmit ushqimor janë rishikuar në detaje; situata kërkimore e hidrogelave natyrorë; Qëllimi dhe metoda e përbërjes së polimerit dhe përparimi i hulumtimit të përbërjes së polisaharidit; Metoda reologjike e kërkimit të sistemit të kompleksit; Karakteristikat reologjike dhe ndërtimi i modelit të sistemit të xhelit të ftohtë dhe të nxehtë janë analizuar dhe diskutuar, si dhe domethënien e hulumtimit, qëllimin e hulumtimit dhe hulumtimin e këtij përmbajtjen e këtij punimi.

1.1 Filmi i ngrënshëm

Filmi i ngrënshëm i referohet shtimit të plastifikuesve dhe agjentëve ndërlidhës të bazuar në substanca natyrore të ngrënshme (të tilla si polisakaridet strukturore, lipidet, proteinat), përmes ndërveprimeve të ndryshme ndërmolekulare, përmes përbërjes, ngrohjes, veshjes, tharjes, etj. Filmi me rrjetin poroz Struktura e formuar nga trajtimi. Mund të sigurojë funksione të ndryshme siç janë vetitë e pengimit të zgjedhur për gazin, lagështinë, përmbajtjen dhe substancat e jashtme të dëmshme, në mënyrë që të përmirësojnë cilësinë shqisore dhe strukturën e brendshme të ushqimit, dhe të zgjasin periudhën e ruajtjes ose jetën e raftit të produkteve ushqimore.

1.1.1 Historia e zhvillimit të filmave ushqimorë

Zhvillimi i filmit ushqimor mund të gjurmohet në shekujt XII dhe XIII. Në atë kohë, kinezët përdorën një metodë të thjeshtë të depilimit për të veshur agrumet dhe limonët, të cilat në mënyrë efektive zvogëluan humbjen e ujit në fruta dhe perime, në mënyrë që frutat dhe perimet të ruanin shkëlqimin e tyre origjinal, duke zgjatur kështu jetën e raftit të frutave dhe Perimet, por duke penguar tepër frymëmarrjen aerobike të frutave dhe perimeve, duke rezultuar në përkeqësim fermentues të frutave. In the 15th century, Asians had already started to make edible film from soy milk, and used it to protect food and increase the appearance of food [20]. Në shekullin e 16 -të, britanikët përdorën yndyrë për të veshur sipërfaqet e ushqimit për të zvogëluar humbjen e lagështisë së ushqimit. In the 19th century, sucrose was first used as an edible coating on nuts, almonds and hazelnuts to prevent oxidation and rancidity during storage . Në vitet 1830, u shfaqën filmat komercialë të shkrirë të nxehtë parafine për fruta të tilla si mollë dhe dardha. Në fund të shekullit XIX, filmat xhelatinë janë spërkatur në sipërfaqen e produkteve të mishit dhe ushqimeve të tjera për ruajtjen e ushqimit. Në fillim të viteve 1950, dylli Carnauba, etj., Ishte bërë në emulsione vaji në ujë për veshjen dhe ruajtjen e frutave dhe perimeve të freskëta. Në fund të viteve 1950, hulumtimi mbi filmat e ngrënshëm të aplikuar për produktet e mishit filluan të zhvillohen, dhe shembulli më i gjerë dhe më i suksesshëm është produktet e klizmave të përpunuara nga zorrët e vogla të kafshëve në kazanët.

Që nga vitet '50, mund të thuhet se koncepti i filmit ushqimor është propozuar vetëm me të vërtetë. Që atëherë, shumë studiues kanë zhvilluar një interes të fortë për filmat e ngrënshëm. Në 1991, Nisperes aplikoi celulozën karboksimetil (CMC) në veshjen dhe ruajtjen e bananeve dhe frutave të tjera, frymëmarrja e frutave u zvogëlua, dhe humbja e klorofilit u vonua. Park et al. Në 1994 raportoi vetitë efektive të pengesave të filmit të proteinave Zein në O2 dhe CO2, të cilat përmirësuan humbjen e ujit, zbardhjen dhe zbardhjen e domateve. Në 1995, Lourdin përdori tretësirë ​​të holluar alkaline për të trajtuar niseshtën, dhe shtoi glicerinë në luleshtrydhet për freski, gjë që zvogëloi shkallën e humbjes së ujit të luleshtrydheve dhe prishjen e vonuar. Baberjee përmirësoi vetitë e filmit të ngrënshëm në 1996 me anë të mikro-lakimit dhe trajtimit tejzanor të lëngut formues të filmit, kështu që madhësia e grimcave të lëngut formues të filmit u zvogëlua ndjeshëm dhe stabiliteti homogjen i emulsionit u përmirësua. Në 1998, Paadegett et al. Shtuar lizozim ose nisin në filmin e ngrënshëm të proteinave të sojës dhe e përdori atë për të mbështjellë ushqimin, dhe zbuloi se rritja e baktereve të acidit laktik në ushqim ishte në mënyrë efektive [30]. Në 1999, Yin Qinghong et al. Dorëzimi i bletëve të përdorura për të bërë një agjent të veshjes së filmit për ruajtjen dhe ruajtjen e mollëve dhe frutave të tjera, të cilat mund të pengojnë frymëmarrjen, të parandalojnë tkurrjen dhe humbjen e peshës dhe të pengojnë pushtimin mikrobik.

Për shumë vite, gotat e pjekjes së misrit për paketimin e akullores, letra ngjitëse orizi për paketimin e ëmbëlsirave dhe lëkurat tofu për gatimet e mishit janë ambalazhe tipike të ngrënshme. Por aplikimet komerciale të filmave të ngrënshëm praktikisht nuk ekzistonin në vitin 1967, madje edhe ruajtja e frutave të veshura me dyll kishte përdorim tregtar shumë të kufizuar. Deri në vitin 1986, disa kompani filluan të ofrojnë produkte të filmit ushqimor, dhe deri në vitin 1996, numri i kompanive të filmave ushqimor ishte rritur në më shumë se 600. Aktualisht, aplikimi i filmit ushqimor në ruajtjen e paketimit ushqimor është rritur dhe ka arritur një të ardhura vjetore prej më shumë se 100 milionë dollarë amerikanë .

1.1.2 Karakteristikat dhe llojet e filmave të ngrënshëm

Sipas hulumtimeve përkatëse, filmi ushqimor ka avantazhet e mëposhtme të jashtëzakonshme: filmi ushqimor mund të parandalojë rënien dhe përkeqësimin e cilësisë së ushqimit të shkaktuar nga migrimi i ndërsjellë i substancave të ndryshme ushqimore; Disa komponentë të filmit ushqimor vetë kanë vlerë të veçantë ushqyese dhe funksion të kujdesit shëndetësor; Filmi i ngrënshëm ka veti të barrierave opsionale për CO2, O2 dhe gazra të tjerë; Filmi i ngrënshëm mund të përdoret për mikrovalë, pjekje, film të ushqimit dhe ilaçit të skuqur dhe veshjen; Filmi i ngrënshëm mund të përdoret si antioksidantë dhe konservues dhe transportues të tjerë, duke zgjatur kështu jetën e raftit të ushqimit; Filmi i ngrënshëm mund të përdoret si një bartës për ngjyruesit dhe fortifikuesit ushqyes, etj., Për të përmirësuar cilësinë e ushqimit dhe për të përmirësuar vetitë shqisore të ushqimit; Filmi i ngrënshëm është i sigurt dhe i ngrënshëm, dhe mund të konsumohet së bashku me ushqimin; Filmat e paketimit ushqimor mund të përdoren për paketimin e sasive të vogla ose njësive të ushqimit, dhe të formojnë paketim të përbërë me shumë shtresa me materiale tradicionale të paketimit, gjë që përmirëson performancën e përgjithshme të barrierës së materialeve të paketimit.

Arsyeja pse filmat e paketimit ushqimor kanë vetitë e mësipërme funksionale bazohet kryesisht në formimin e një strukture të caktuar të rrjetit tre-dimensionale brenda tyre, duke treguar kështu forcë të caktuar dhe veti të barrierave. Karakteristikat funksionale të filmit të paketimit të ngrënshëm preken ndjeshëm nga vetitë e përbërësve të tij, dhe shkalla e ndërlidhjes së brendshme polimer, uniformiteti dhe dendësia e strukturës së rrjetit ndikohen gjithashtu nga procese të ndryshme të formimit të filmit. Ekzistojnë dallime të dukshme në performancën [15, 35]. Filmat e ngrënshëm gjithashtu kanë disa veti të tjera si tretshmëria, ngjyra, transparenca, etj. Materialet e përshtatshme të paketimit të filmit ushqimor mund të zgjidhen sipas mjediseve të ndryshme të përdorimit dhe ndryshimeve në objektet e produktit që do të paketohen.

Sipas metodës së formimit të filmit ushqimor, ai mund të ndahet në filma dhe veshje: (1) filmat e pavarur të përgatitur zakonisht quhen filma. (2) Shtresa e hollë e formuar në sipërfaqen e ushqimit me anë të veshjes, zhytjes dhe spërkatjes quhet veshje. Filmat përdoren kryesisht për ushqime me përbërës të ndryshëm që duhet të paketohen individualisht (siç janë paketat e erëzave dhe paketat e vajit në ushqime të përshtatshme), ushqime me të njëjtin përbërës, por duhet të paketohen veçmas (të tilla si pako të vogla kafeje, pluhur qumështi, etj.), dhe ilaçe ose produkte të kujdesit shëndetësor. Materiali i kapsulës; Veshja përdoret kryesisht për ruajtjen e ushqimit të freskët si frutat dhe perimet, produktet e mishit, veshja e barnave dhe montimi i mikrokapsulave me lëshim të kontrolluar.

Sipas materialeve formuese të filmit të filmit të paketimit ushqimor, ai mund të ndahet në: film ushqimor polisakarid, film ushqimor proteinik, film ushqimor me lipide, film ushqimor mikrobial dhe film ushqimor të përbërë.

1.1.3 Aplikimi i filmit ushqimor

1.1.3.1 Aplikimi në paketimin e ushqimit

Zgjidhja e formimit të filmit është e mbuluar në ushqimin që duhet të paketohet duke spërkatur, larje, zhytur, etj., Për të parandaluar depërtimin e lagështirës, ​​oksigjenit dhe substancave aromatike, të cilat mund të zvogëlojnë në mënyrë efektive humbjen e paketimit dhe të zvogëlojnë numrin e shtresave të paketimit ; Ulja e ndjeshme e shtresës së jashtme të ushqimit Kompleksiteti i përbërësve të paketimit plastik lehtëson riciklimin dhe përpunimin e tij, dhe zvogëlon ndotjen e mjedisit; Isshtë aplikuar në paketimin e veçantë të disa përbërësve të ushqimeve komplekse shumë komponentësh për të zvogëluar migrimin e ndërsjellë midis përbërësve të ndryshëm, duke zvogëluar kështu ndotjen në mjedis. Ulni prishjen e ushqimit ose rënien e cilësisë së ushqimit. Filmi ushqimor përpunohet drejtpërdrejt në letër paketimi ose çanta paketimi për paketimin e ushqimit, i cili jo vetëm që arrin sigurinë, pastërtinë dhe komoditetin, por gjithashtu zvogëlon presionin e ndotjes së bardhë në mjedis.

Përdorimi i misrit, sojës dhe grurit si lëndët e para kryesore, filmat e drithërave të ngjashëm me letër mund të përgatiten dhe përdoren për paketimin e salcice dhe ushqime të tjera. Pas përdorimit, edhe nëse ato hidhen në mjedisin natyror, ato janë të biodegradueshme dhe mund të shndërrohen në plehra të tokës për të përmirësuar tokën. . Duke përdorur niseshte, chitosan dhe fasule si materialet kryesore, letra e mbështjelljes së ngrënshme mund të përgatitet për paketimin e ushqimit të shpejtë siç janë petë e ushqimit të shpejtë dhe skuqura franceze, e cila është e përshtatshme, e sigurt dhe shumë e popullarizuar; Përdoret për pako me erëza, supa të ngurta Paketimi i ushqimeve të përshtatshme si lëndët e para, të cilat mund të gatuhen drejtpërdrejt në tenxhere kur përdoren, mund të parandalojnë ndotjen e ushqimit, të rrisin ushqimin e ushqimit dhe të lehtësojnë pastrimin. Avokado e tharë, patatet dhe orizi i thyer fermentohen dhe shndërrohen në polisakaride, të cilat mund të përdoren për të përgatitur materiale të reja të paketimit të brendshëm të ngrënshëm që janë të pangjyrë dhe transparente, kanë veti të mira të barrierave të oksigjenit dhe vetitë mekanike, dhe përdoren për paketimin e pluhurit të qumështit , vaji i sallatës dhe produktet e tjera [19]. Për ushqimin ushtarak, pasi të përdoret produkti, materiali tradicional i paketimit plastik hidhet në mjedis dhe bëhet shënues për ndjekjen e armikut, i cili është i lehtë për tu zbuluar vendndodhjet. Në ushqime të veçanta me shumë përbërës si pica, pasta, ketchup, akullore, kos, ëmbëlsira dhe ëmbëlsira, materialet e paketimit plastik nuk mund të shtohen drejtpërdrejt në përdorim, dhe filmi i paketimit ushqimor tregon avantazhet e tij unike, të cilat mund të zvogëlojnë numrin e grupeve fraksionale Migrimi i substancave me aromë përmirëson cilësinë e produktit dhe estetikën [21]. Filmi i paketimit ushqimor mund të përdoret në përpunimin e ushqimit me mikrovalë të sistemit të qëllonave. Meat products, vegetables, cheese and fruits are pre-packaged by spraying, dipping or brushing, etc., frozen and stored, and only need to be microwaved for consumption.

Edhe pse janë të disponueshme pak letra dhe qese komerciale për paketim ushqimor, shumë patenta janë regjistruar për formulimin dhe aplikimin e materialeve potenciale të paketimit të ngrënshëm. Autoritetet rregullatore franceze të ushqimit kanë miratuar një qese paketimi ushqimor të industrializuar të quajtur "SOLUPAN", e cila përbëhet nga hidroksipropil metilcelulozë, niseshte dhe sorbat natriumi dhe është në dispozicion në treg.

1.1.3.2 Aplikimi në Mjekësi

Xhelatina, derivatet e celulozës, niseshteja dhe çamçakëzi i ngrënshëm mund të përdoren për të përgatitur guaska të buta dhe të forta të kapsulave të ilaçeve dhe produkteve shëndetësore, të cilat mund të sigurojnë efektivisht efikasitetin e ilaçeve dhe produkteve shëndetësore dhe janë të sigurta dhe të ngrënshme; disa ilaçe kanë shije të natyrshme të hidhur, e cila është e vështirë për t'u përdorur nga pacientët. Filmat ushqimorë të pranuar mund të përdoren si veshje maskuese të shijes për barna të tilla; disa polimere polimere enterike nuk treten në mjedisin e stomakut (pH 1.2), por janë të tretshëm në mjedisin intestinal (pH 6.8) dhe mund të përdoren në shtresën e barit me çlirim të qëndrueshëm të zorrëve; mund të përdoret gjithashtu si bartës për barnat e synuara.

Blanco-Fernandez et al. Përgatiti një film të përbërë monoglicerid të acetiluar me kitosan dhe e përdori atë për lëshimin e qëndrueshëm të aktivitetit antioksidues të vitaminës E, dhe efekti ishte i jashtëzakonshëm. Materiale paketimi afatgjatë antioksidues. Zhang et al. niseshte e përzier me xhelatinë, shtoi plastifikues polietileni glikol dhe përdoret tradicionale. Kapsulat e ngurta të ngurta u përgatitën nga procesi i zhytjes së filmit të përbërë, dhe u studiuan transparenca, vetitë mekanike, vetitë hidrofile dhe morfologjia fazore e filmit të përbërë. Material i mirë kapsulë [52]. Lal et al. e bëri Kafirin në një shtresë ushqimore për veshjen enterike të kapsulave paracetamol, dhe studioi vetitë mekanike, vetitë termike, vetitë e barrierave dhe vetitë e lëshimit të drogës të filmit ushqimor. Rezultatet treguan se veshja e kapsulave të ndryshme të sorgumit të filmit gliadin nuk ishte thyer në stomak, por lëshoi ​​ilaçin në zorrë në pH 6.8. Paik et al. Përgatitur grimcat e phthalate të përgatitura HPMC të veshura me indomethacinë, dhe spërkati lëngun e ngrënshëm të formimit të filmit të HPMC në sipërfaqen e grimcave të ilaçeve, dhe studioi shkallën e bllokimit të drogës, madhësinë mesatare të grimcave të grimcave të drogës, filmi i ngrënshëm Rezultatet treguan se HPMCN Droga me gojë indomethacina mund të arrijë qëllimin e maskimit të shijes së hidhur të ilaçit dhe të synojë shpërndarjen e ilaçeve. Oladzadabbasabadi et al. Niseshte e modifikuar e përzier me sago me karagjenan për të përgatitur një film të përbërë të ngrënshëm si një zëvendësues i kapsulave tradicionale të xhelatinës, dhe studioi kinetikën e tij të tharjes, vetitë termomekanike, vetitë fiziko -kimike dhe vetitë e barrierave, rezultatet tregojnë se filmi i përbërë i ngrënshëm ka veti të ngjashme me xhelatinën dhe mundet të përdoren në prodhimin e kapsulave farmaceutike.

1.1.3.3 Aplikimi në konservimin e frutave dhe perimeve

In fresh fruits and vegetables after picking, biochemical reactions and respiration are still vigorously going on, which will accelerate the tissue damage of fruits and vegetables, and it is easy to cause the loss of moisture in fruits and vegetables at room temperature, resulting in the Cilësia e indeve të brendshme dhe vetitë shqisore të frutave dhe perimeve. rënë. Prandaj, ruajtja është bërë çështja më e rëndësishme në ruajtjen dhe transportin e frutave dhe perimeve; Metodat tradicionale të ruajtjes kanë efekt të dobët të ruajtjes dhe kosto të lartë. Ruajtja e veshjes së frutave dhe perimeve është aktualisht metoda më efektive në ruajtjen e temperaturës së dhomës. Lëngu i formimit të filmit ushqimor është i veshur në sipërfaqen e frutave dhe perimeve, të cilat mund të parandalojnë në mënyrë efektive pushtimin e mikroorganizmave, të zvogëlojnë frymëmarrjen, humbjen e ujit dhe humbjen e lëndëve ushqyese të indeve të frutave dhe perimeve, të vonojnë plakjen fiziologjike të frutave dhe indeve të perimeve, dhe mbani indet e frutave dhe perimeve të shëndoshë origjinale dhe të lëmuara. Pamje me shkëlqim, në mënyrë që të arrijë qëllimin e mbajtjes së freskët dhe zgjatjes së periudhës së ruajtjes. Amerikanët përdorin monoglicerid acetil dhe djathë të nxjerrë nga vaji vegjetal si lëndët e para kryesore për të përgatitur film të ngrënshëm, dhe për ta përdorur atë për të prerë frutat dhe perimet për të mbajtur të freskëta, parandalimin e dehidrimit, ngjyrosjes dhe pushtimit të mikroorganizmave, në mënyrë që të mund të mbahet për një kohë të gjatë. Gjendje e freskët. Japonia përdor mëndafshin e mbeturinave si lëndë e parë për të përgatitur filmin e mbajtjes së freskët të patates, i cili mund të arrijë një efekt të mirëmbajtjes së freskët të krahasueshëm me atë të ruajtjes së ftohtë. Amerikanët përdorin vaj perimesh dhe frutash si lëndët e para kryesore për të bërë një lëng shtresë, dhe për të mbajtur frutat e prera të freskëta, dhe zbuluan se efekti i ruajtjes është i mirë.

Marquez et al. Proteina e hirrës dhe pektina e përdorur si lëndë e parë, dhe shtoi glutaminaza për ndërlidhjen e kryqëzuar për të përgatitur një film të përbërë të ngrënshëm, i cili u përdor për të veshur mollë, domate dhe karrota të prera të freskëta, të cilat mund të zvogëlojnë ndjeshëm shkallën e humbjes së peshës. , Frenoni rritjen e mikroorganizmave në sipërfaqen e frutave dhe perimeve të prera të freskëta, dhe zgjat jetën e raftit në premisën e ruajtjes së shijes dhe aromës së frutave dhe perimeve të prera të freskëta. Shi Lei et al. Rrushi i veshur me glob të kuq të veshur me film të ngrënshëm chitosan, i cili mund të zvogëlojë humbjen e peshës dhe shkallën e kalbjes së rrushit, të ruajë ngjyrën dhe shkëlqimin e rrushit dhe të vonojë degradimin e solideve të tretshme. Duke përdorur chitosan, alginate natriumi, karboksimetilcelulozë natriumi dhe poliakrilate si lëndë të para, Liu et al. Filmat e përgatitur të ngrënshëm nga veshja me shumë shtresa për mbajtjen e freskët të frutave dhe perimeve, dhe studiuan morfologjinë e tyre, tretshmërinë e ujit, etj. Rezultatet treguan se filmi i përbërë nga carboksimetil celluloze-chitosan-glicerol i natriumit kishte efektin më të mirë të ruajtjes. Sun Qingshen et al. studioi filmin e përbërë të izolimit të proteinave të sojës, i cili përdoret për ruajtjen e luleshtrydheve, të cilat mund të zvogëlojnë ndjeshëm transpirimin e luleshtrydheve, të pengojnë frymëmarrjen e tyre dhe të zvogëlojnë shkallën e frutave të kalbur. Ferreira et al. Pluhuri i mbetjeve të frutave dhe perimeve të përdorura dhe pluhuri i lëvozhgës së patates për të përgatitur një film të përbërë të ngrënshëm, studioi tretshmërinë e ujit dhe vetitë mekanike të filmit të përbërë dhe metodën e përdorur të veshjes për të ruajtur murrizin. Rezultatet treguan se jeta e raftit të Hawthorn ishte e zgjatur. 50%, shkalla e humbjes së peshës u ul me 30-57%, dhe acidi organik dhe lagështia nuk ndryshuan ndjeshëm. Fu Xiaowei et al. studioi ruajtjen e specave të freskët nga filmi i ngrënshëm chitosan, dhe rezultatet treguan se mund të zvogëlojë ndjeshëm intensitetin e frymëmarrjes së specave të freskët gjatë ruajtjes dhe të vonojë plakjen e specave. Navarro-Tarazaga et al. Filmi ushqimor i modifikuar i modifikuar nga bletët HPMC për të ruajtur kumbullat. Rezultatet treguan se dylli i bletëve mund të përmirësojë vetitë e barrierës së oksigjenit dhe lagështisë dhe vetive mekanike të filmave HPMC. Shkalla e humbjes së peshës së kumbullave u zvogëlua ndjeshëm, zbutja dhe gjakderdhja e frutave gjatë ruajtjes u përmirësuan, dhe periudha e ruajtjes së kumbullave u zgjat. Tang Liying et al. Përdorur zgjidhjen e shellac alkali në modifikimin e niseshtës, filmin e përgatitur të paketimit të ngrënshëm dhe studioi vetitë e tij të filmit; Në të njëjtën kohë, përdorimi i lëngut të tij formues të filmit për të veshur mangon për freski mund të zvogëlojë në mënyrë efektive frymëmarrjen. Mund të parandalojë fenomenin e skuqjes gjatë ruajtjes, të zvogëlojë shkallën e humbjes së peshës dhe të zgjasë periudhën e ruajtjes.

1.1.3.4 Aplikimi në përpunimin dhe ruajtjen e produkteve të mishit

Produktet e mishit me lëndë ushqyese të pasura dhe aktivitete me ujë të lartë pushtohen lehtësisht nga mikroorganizmat në procesin e përpunimit, transportit, ruajtjes dhe konsumit, duke rezultuar në errësimin e oksidimit të ngjyrave dhe yndyrës dhe prishjes tjetër. Për të zgjatur periudhën e ruajtjes dhe jetën e raftit të produkteve të mishit, është e nevojshme të përpiqeni të pengoni aktivitetin e enzimave në produktet e mishit dhe pushtimin e mikroorganizmave në sipërfaqe, dhe të parandaloni përkeqësimin e ngjyrës dhe erës së shkaktuar nga oksidimi i yndyrës. Aktualisht, ruajtja e filmit ushqimor është një nga metodat e zakonshme të përdorura gjerësisht në ruajtjen e mishit brenda dhe jashtë vendit. Duke e krahasuar atë me metodën tradicionale, konstatohet se pushtimi i mikroorganizmave të jashtëm, dobësia oksiduese e yndyrës dhe humbja e lëngut janë përmirësuar ndjeshëm në produktet e mishit të paketuara në filmin e ngrënshëm, dhe cilësia e produkteve të mishit është përmirësuar ndjeshëm. Jeta e raftit është zgjatur.

Hulumtimi mbi filmin ushqimor të produkteve të mishit filloi në fund të viteve 1950, dhe çështja më e suksesshme e aplikimit ishte filmi i ngrënshëm i kolagjenit, i cili është përdorur gjerësisht në prodhimin dhe përpunimin e sallamit. Emiroglu et al. Shtuar vajin e susamit në filmin e ngrënshëm të proteinave të sojës për të bërë film antibakterial dhe studioi efektin e tij antibakterial në viçin e ngrirë. Rezultatet treguan se filmi antibakterial mund të pengojë ndjeshëm riprodhimin dhe rritjen e Staphylococcus aureus. Wook et al. Përgatiti një film ushqimor proanthocyanidin dhe e përdori atë për të veshur derri në frigorifer për freski. Janë studiuar vlera e ngjyrës, pH, TVB-N, acidi thiobarbiturik dhe numërimi mikrobik i copëzave të derrit pas ruajtjes për 14 ditë. Rezultatet treguan se filmi i ngrënshëm i proanthocyanidins mund të zvogëlojë në mënyrë efektive formimin e acidit tiobarbiric, të parandalojë prishjen e acideve yndyrore, të zvogëlojë pushtimin dhe riprodhimin e mikroorganizmave në sipërfaqen e produkteve të mishit, të përmirësojë cilësinë e produkteve të mishit dhe të zgjasë periudhën e ruajtjes dhe të zgjasë. Jeta e raftit. Jiang Shaotong et al. Polifenolet e çajit të shtuar dhe allicinën në zgjidhjen e membranës së përbërë të alginuar të niseshtës-natrium, dhe i përdorën ato për të ruajtur freskinë e derrit të ftohtë, i cili mund të ruhet në 0-4 ° C për më shumë se 19 ditë. Cartagena et al. raportoi efektin antibakterial të filmit të ngrënshëm të kolagjenit të shtuar me agjent antimikrobik nisin në ruajtjen e feta derri, duke treguar që filmi i ngrënshëm i kolagjenit mund të zvogëlojë migrimin e lagështisë së feta derri në frigorifer, të vonojë rreptësinë e produkteve të mishit dhe të shtojë 2 filmin e kolagjenit me % nisin had the best preservation effect . Wang Rui et al. studied the changes of sodium alginate, chitosan and carboxymethyl fiber by comparative analysis of the pH, volatile base nitrogen, redness and total number of colonies of beef within 16 days of storage. The three kinds of edible films of sodium vitamin were used to preserve the freshness of chilled beef. The results showed that the edible film of sodium alginate had an ideal freshness preservation effect . Caprioli et al. Gjoksi i gatuar i gjelit të gatuar me një film të ngrënshëm të kategorisë së natriumit dhe më pas e frigoriferoi atë në 4 ° C. Studies have shown that the sodium caseinate edible film can slow down turkey meat during refrigeration. of rancidity .

1.1.3.5 Aplikimi në ruajtjen e produkteve ujore

Rënia e cilësisë së produkteve ujore manifestohet kryesisht në uljen e lagështirës së lirë, përkeqësimin e shijes dhe përkeqësimin e teksturës së produktit ujor. Dekompozimi i produkteve ujore, oksidimi, denatyrimi dhe konsumimi i thatë i shkaktuar nga pushtimi mikrobik janë të gjithë faktorë të rëndësishëm që ndikojnë në jetëgjatësinë e produkteve ujore. Magazinimi i ngrirë është një metodë e zakonshme për ruajtjen e produkteve ujore, por do të ketë gjithashtu një shkallë të caktuar të degradimit të cilësisë në proces, gjë që është veçanërisht serioze për peshqit e ujërave të ëmbla.

Ruajtja e filmit ushqimor i produkteve ujore filloi në fund të viteve 1970 dhe tani është përdorur gjerësisht. Filmi ushqimor mund të ruajë në mënyrë efektive produktet ujore të ngrira, të zvogëlojë humbjen e ujit, dhe gjithashtu mund të kombinohet me antioksidantë për të parandaluar oksidimin e yndyrës, duke arritur kështu qëllimin e zgjatjes së jetës së raftit dhe jetës së raftit. Meenatchisundaram et al. Përgatiti një film të përbërë të përbërë me bazë niseshte duke përdorur niseshte si një matricë dhe shtuar erëza të tilla si karafil dhe kanellë, dhe e përdori atë për ruajtjen e karkalecave të bardha. Rezultatet treguan se filmi i niseshtës së ngrënshme mund të pengojë në mënyrë efektive rritjen e mikroorganizmave, të ngadalësojë oksidimin e yndyrës, të zgjasë jetën e raftit të karkalecave të bardha në frigorifer në 10 ° C dhe 4 ° C ishte aq i gjatë sa 14 dhe 12 ditë, përkatësisht. Cheng Yuanyuan dhe të tjerët studiuan ruajtësin e zgjidhjes Pullulan dhe kryen peshkun e ujërave të ëmbla. Ruajtja mund të pengojë në mënyrë efektive rritjen e mikroorganizmave, të ngadalësojë oksidimin e proteinave të peshkut dhe yndyrës dhe të ketë efekt të shkëlqyeshëm të ruajtjes. Yunus et al. Trofta e veshur me ylber me një film të ngrënshëm xhelatinë, të cilit u shtua vaji esencial i gjetheve të gjirit, dhe studioi efektin e ruajtjes në frigorifer në 4 ° C. Rezultatet treguan se filmi i ngrënshëm i xhelatinës ishte efektiv në ruajtjen e cilësisë së troftës së ylberit deri në 22 ditë. për një kohë të gjatë. Wang Siwei et al. Përdorur alginate natriumi, chitosan dhe CMC si materiale kryesore, shtoi acid stearik për të përgatitur lëngun e filmit të ngrënshëm, dhe e përdori atë për të veshur Penaeus vannamei për freski. Studimi tregoi se filmi i përbërë i CMC dhe Chitosan lëngu ka një efekt të mirë ruajtjeje dhe mund të zgjasë jetën e raftit me rreth 2 ditë. Yang Shengping dhe të tjerët përdorën filmin e ngrënshëm polifenol chitosan-tea për ftohjen dhe ruajtjen e flokëve të freskët, të cilat mund të pengojnë në mënyrë efektive riprodhimin rreth 12 ditë.

1.1.3.6 Aplikimi në Ushqimin e Fried

Ushqimi i skuqur i thellë është një ushqim gjerësisht i njohur për të ngrënë me një prodhim të madh. It is wrapped with polysaccharide and protein edible film, which can prevent the color change of the food during the frying process and reduce the oil consumption. Hyrja e oksigjenit dhe lagështisë [80]. Coating fried food with gellan gum can reduce oil consumption by 35%-63%, such as when frying sashimi, it can reduce oil consumption by 63%; when frying potato chips, it can reduce oil consumption by 35%-63%. Reduktimi i konsumit të karburantit me 60%, etj. [81].

Singthong et al. made edible films of polysaccharides such as sodium alginate, carboxymethyl cellulose and pectin, which were used for the coating of fried banana strips, and studied the oil absorption rate after frying. Rezultatet treguan se pektina dhe karboksili shiritat e bananeve të skuqura të veshura me metilcelulozë treguan cilësi më të mirë shqisore, ndër të cilat filmi i ngrënshëm i pektinës pati efektin më të mirë në zvogëlimin e thithjes së vajit [82]. Holownia et al. coated HPMC and MC films on the surface of fried chicken fillets to study the changes in oil consumption, free fatty acid content and color value in frying oil. Para-veshja mund të zvogëlojë thithjen e vajit dhe të përmirësojë jetën e vajit [83]. Sheng Meixiang et al. made edible films of CMC, chitosan and soybean protein isolate, coated potato chips, and fried them at high temperature to study the oil absorption, water content, color, acrylamide content and sensory quality of potato chips. , the results showed that the soybean protein isolate edible film has a significant effect on reducing the oil consumption of fried potato chips, and the chitosan edible film has a better effect on reducing the acrylamide content [84]. Salvador et al. coated the surface of fried squid rings with wheat starch, modified corn starch, dextrin and gluten, which could improve the crispness of the squid rings and reduce the oil absorption rate [85].

1.1.3.7 Aplikimi në produktet e pjekura

Filmi ushqimor mund të përdoret si një shtresë e lëmuar për të përmirësuar pamjen e produkteve të pjekura; mund të përdoret si një pengesë ndaj lagështirës, ​​oksigjenit, yndyrës, etj. për të përmirësuar jetëgjatësinë e produkteve të pjekura, për shembull, filmi i ngrënshëm i kitosanit përdoret për të mbuluar sipërfaqen e bukës. Mund të përdoret gjithashtu si ngjitës për ushqime të freskëta dhe ushqime të lehta, për shembull, kikirikët e pjekur shpesh lyhen me ngjitës për të mbuluar kripën dhe erëzat [87].

Christos et al. made edible films of sodium alginate and whey protein and coated them on the surface of Lactobacillus rhamnosus probiotic bread. The study showed that the survival rate of probiotics was significantly improved, but the two types of bread showed Digestive mechanisms are very similar, so the coating of the edible film does not alter the texture, flavor and thermophysical properties of the bread [88]. Panuwat et al. added Indian gooseberry extract into methyl cellulose matrix to prepare an edible composite film, and used it to preserve the freshness of roasted cashews. The results showed that the composite edible film could effectively inhibit roasted cashews during storage. The quality deteriorated and the shelf life of roasted cashews was extended by up to 90 days [89]. Schou et al. made a transparent and flexible edible film with sodium caseinate and glycerin, and studied its mechanical properties, water permeability and its packaging effect on baked bread slices. Rezultatet treguan se filmi i ngrënshëm i bukës së pjekur të mbështjellë me kazeinat natriumi. After breading, its hardness can be reduced within 6 h of storage at room temperature [90]. Du et al. Filmi i ngrënshëm i bazuar në mollë dhe film ushqimor me bazë domate të shtuar me vajra esencialë bimorë për të mbështjellë pulën e pjekur, e cila jo vetëm që pengoi rritjen e mikroorganizmave para se të pjekte pulën, por gjithashtu rriti aromën e pulës pas pjekjes [91]. Javanmard et al. Përgatiti një film ushqimor të niseshtës së grurit dhe e përdori atë për të mbështjellë kernelet e pjekur të fëstëkut. The results showed that the edible starch film could prevent the oxidative rancidity of the nuts, improve the quality of the nuts, and prolong their shelf life [92]. Majid et al. used whey protein edible film to coat roasted peanuts, which can increase oxygen barrier, reduce peanut rancidity, improve roasted peanut brittleness, and prolong its storage period [93].

1.1.3.8 Aplikimi në produktet e ëmbëlsirave

The candy industry has high requirements for the diffusion of volatile components, so for chocolate and candies with polished surfaces, it is necessary to use water-soluble edible films to replace the coating liquid containing volatile components. Filmi i paketimit ushqimor mund të formojë një film mbrojtës të qetë në sipërfaqen e karameleve për të zvogëluar migrimin e oksigjenit dhe lagështisë [19]. Aplikimi i filmave të ngrënshëm të proteinave të hirrës në ëmbëlsira mund të zvogëlojë ndjeshëm shpërndarjen e përbërësve të tij të paqëndrueshëm. When chocolate is used to encapsulate oily foods such as cookies and peanut butter, the oil will migrate to the outer layer of chocolate, making the chocolate sticky and causing a “reverse frost” phenomenon, but the inner material will dry out, resulting in a change in its flavor. Adding a layer of edible film packaging material with grease barrier function can solve this problem [94].

Nelson et al. Filmi i ngrënshëm i metilcelulozës i përdorur për të veshur karamele që përmbajnë lipide të shumta dhe treguan përshkueshmëri shumë të ulët të lipideve, duke penguar kështu fenomenin e ngricave në çokollatë [95]. Meyers aplikoi një film të ngrënshëm të dyfishtë hidrogel-wax në çamçakëz, i cili mund të përmirësojë ngjitjen e tij, të zvogëlojë paqëndrimin e ujit dhe të zgjasë jetën e tij të raftit [21]. Uji i përgatitur nga Fadini et al. Decollagen-cocoa butter edible composite film was studied for its mechanical properties and water permeability, and it was used as a coating for chocolate products with good results [96].

1.1.4 Filmat ushqimorë me bazë celuloze

Filmi ushqimor me bazë celuloze është një lloj filmi ushqimor i bërë nga celuloza më e bollshme dhe derivatet e tij në natyrë si lëndët e para kryesore. Filmi i ngrënshëm i bazuar në celulozë është pa erë dhe pa shije, dhe ka forcë të mirë mekanike, veti të pengesave të naftës, transparencë, fleksibilitet dhe veti të mira të pengesave të gazit. Sidoqoftë, për shkak të natyrës hidrofile të celulozës, rezistenca e filmit ushqimor me bazë celuloze është performanca e ujit është përgjithësisht relativisht e dobët [82, 97-99].

The cellulose-based edible film made of waste materials in food industry production can obtain edible packaging films with excellent performance, and can reuse waste materials to increase the added value of products. Ferreira et al. Pluhuri i mbetjeve të frutave dhe perimeve të përziera me pluhur lëvozhgë patatesh për të përgatitur një film të përbërë të ngrënshëm me bazë celulozën, dhe e aplikoi atë në veshjen e Hawthorn për të ruajtur freskinë dhe për të arritur rezultate të mira [62]. Tan Huizi et al. used the dietary fiber extracted from bean dregs as the base material and added a certain amount of thickener to prepare an edible film of soybean fiber, which has good mechanical properties and barrier properties [100], which is mainly used for packaging Fast food noodle seasoning , është e përshtatshme dhe ushqyese të shpërndani paketën e materialit direkt në ujë të nxehtë.

Derivatet e celulozës së tretshme në ujë, të tilla si metil celuloza (MC), celuloza karboksimetil (CMC) dhe hidroksipropil metil celulozë (HPMC), mund të formojnë një matricë të vazhdueshme dhe zakonisht përdoren në zhvillimin dhe hulumtimin e filmave të ngrënshëm. Xiao Naiyu et al. used MC as the main film-forming substrate, added polyethylene glycol and calcium chloride and other auxiliary materials, prepared MC edible film by casting method, and applied it to the preservation of olecranon, which can prolong the olecranon's mouth. Jeta e raftit të pjeshkës është 4.5 ditë [101]. Esmaeili et al. Përgatitur film të ngrënshëm MC duke hedhur dhe e aplikoi atë në veshjen e mikrokapsulave të vajit esencial të bimëve. The results showed that MC film has a good oil-blocking effect and can be applied to food packaging to prevent fatty acid spoilage [102]. Tian et al. modified MC edible films with stearic acid and unsaturated fatty acids, which could improve the water-blocking properties of MC edible films [103]. Lai Fengying et al. studioi efektin e llojit të tretësit në procesin e formimit të filmit të filmit të ngrënshëm MC dhe vetitë e barrierave dhe vetitë mekanike të filmit ushqimor [104].

CMC membranes have good barrier properties to O2, CO2 and oils, and are widely used in the field of food and medicine [99]. Bifani et al. Përgatitur membranat CMC dhe studioi efektin e ekstrakteve të gjetheve në vetitë e barrierës së ujit dhe vetitë e barrierës së gazit të membranave. The results showed that the addition of leaf extracts could significantly improve the moisture and oxygen barrier properties of the membranes, but not for CO2. Karakteristikat e barrierës kanë të bëjnë me përqendrimin e ekstraktit [105]. de Moura et al. prepared chitosan nanoparticles reinforced CMC films, and studied the thermal stability, mechanical properties and water solubility of the composite films. The results show that chitosan nanoparticles can effectively improve the mechanical properties and thermal stability of CMC films. Sex [98]. Ghanbarzadeh et al. prepared CMC edible films and studied the effects of glycerol and oleic acid on the physicochemical properties of CMC films. Rezultatet treguan se vetitë e pengesave të filmave u përmirësuan ndjeshëm, por vetitë mekanike dhe transparenca u ulën [99]. Cheng et al. prepared a carboxymethyl cellulose-konjac glucomannan edible composite film, and studied the effect of palm oil on the physicochemical properties of the composite film. The results showed that the smaller lipid microspheres can significantly increase the composite film. The surface hydrophobicity and the curvature of the water molecule permeation channel can improve the moisture barrier performance of the membrane [106].

HPMC has good film-forming properties, and its film is flexible, transparent, colorless and odorless, and has good oil-barrier properties, but its mechanical properties and water-blocking properties need to be improved. Studimi nga Zuniga et al. treguan se mikrostruktura fillestare dhe qëndrueshmëria e zgjidhjes së formimit të filmit HPMC mund të ndikojë ndjeshëm në strukturën sipërfaqësore dhe të brendshme të filmit, dhe mënyra se si hyrjet e pikave të vajit gjatë formimit të strukturës së filmit mund të ndikojnë ndjeshëm në transmetimin e dritës dhe aktivitetin sipërfaqësor të film. Shtimi i agjentit mund të përmirësojë qëndrueshmërinë e zgjidhjes së formimit të filmit, e cila nga ana tjetër ndikon në strukturën sipërfaqësore dhe vetitë optike të filmit, por vetitë mekanike dhe përshkueshmëria e ajrit nuk zvogëlohen [107]. Klangmuang et al. Përdorur argjilë të modifikuar organikisht dhe dylli bletësh për të përmirësuar dhe modifikuar filmin e ngrënshëm HPMC për të përmirësuar vetitë mekanike dhe vetitë e barrierave të filmit HPMC. The study showed that after beeswax and clay modification, the mechanical properties of HPMC edible film were comparable to those of edible film. Performanca e përbërësve të lagështisë u përmirësua [108]. Dogan et al. Përgatiti film të ngrënshëm HPMC, dhe përdori celulozë mikrokristaline për të përmirësuar dhe modifikuar filmin HPMC, dhe studioi përshkueshmërinë e ujit dhe vetitë mekanike të filmit. Rezultatet treguan se vetitë e barrierës së lagështisë së filmit të modifikuar nuk ndryshuan ndjeshëm. , por vetitë e tij mekanike janë përmirësuar ndjeshëm [109]. Choi et al. Shtuar gjethe rigon dhe vaj esencial bergamot në matricën HPMC për të përgatitur film të përbërë të ngrënshëm, dhe e aplikoi atë në ruajtjen e veshjes së kumbullave të freskëta. Studimi tregoi se filmi i përbërë i ngrënshëm mund të pengojë në mënyrë efektive frymëmarrjen e kumbullave, duke zvogëluar prodhimin e etilenit, duke zvogëluar shkallën e humbjes së peshës dhe përmirësimin e cilësisë së kumbullave [110]. Esteghlal et al. HPMC e përzier me xhelatinë për të përgatitur filma të përbërë të ngrënshëm dhe studiuar filma të përbërë të ngrënshëm. The physicochemical properties, mechanical properties and compatibility of HPMC gelatin showed that the tensile properties of HPMC gelatin composite films did not change significantly, which could be used in the preparation of medicinal capsules [111]. Villacres et al. studioi vetitë mekanike, vetitë e pengesave të gazit dhe vetitë antibakteriale të filmave të përbërë të përbërë nga niseshte HPMC-Cassava. Rezultatet treguan se filmat e përbërë kishin veti të mira të barrierës së oksigjenit dhe efekte antibakteriale [112]. Byun et al. Përgatitur membranat e përbëra Shellac-HPMC, dhe studioi efektet e llojeve të emulsifikuesve dhe përqendrimit të shellac në membranat e përbëra. Emulsifikuesi uli vetitë bllokuese të ujit të membranës së përbërë, por vetitë e tij mekanike nuk u ulën ndjeshëm; the addition of shellac greatly improved the thermal stability of the HPMC membrane, and its effect increased with the increase of the shellac concentration [113].

Starch is a natural polymer for the preparation of edible films. It has the advantages of wide source, low price, biocompatibility and nutritional value, and is widely used in the food and pharmaceutical industries [114-117]. Recently, researches on pure starch edible films and starch-based edible composite films for food storage and preservation have emerged one after another [118]. Niseshte e lartë amiloze dhe niseshte e tij e modifikuar hidroksipropiluar janë materialet kryesore për përgatitjen e filmave ushqimor me bazë niseshte [119]. Retrogradimi i niseshtës është arsyeja kryesore për aftësinë e tij për të formuar një film. The higher the amylose content, the tighter the intermolecular bonding, the easier it is to produce retrogradation, and the better the film-forming property, and the final tensile strength of the film. bigger. Amylose can make water-soluble films with low oxygen permeability, and the barrier properties of high-amylose films will not decrease under high temperature environments, which can effectively protect the packaged food [120].

Filmi i ngrënshëm i niseshtës, i pangjyrë dhe pa erë, ka transparencë të mirë, tretshmëri të ujit dhe veti të barrierës së gazit, por tregon hidrofilitet relativisht të fortë dhe veti të dobët të pengesave të lagështisë, kështu që përdoret kryesisht në paketimin e oksigjenit të ushqimit dhe barrierave të vajit [121-123]. Për më tepër, membranat me bazë niseshte janë të prirura për plakje dhe retrogradim, dhe vetitë e tyre mekanike janë relativisht të dobëta [124]. Për të kapërcyer mangësitë e mësipërme, niseshte mund të modifikohet me metoda fizike, kimike, enzimatike, gjenetike dhe shtesë për të përmirësuar vetitë e filmave ushqimor me bazë niseshte [114].

Zhang Zhengmao et al. used ultra-fine starch edible film to coat strawberries and found that it can effectively reduce water loss, delay the reduction of soluble sugar content, and effectively prolong the storage period of strawberries [125]. Garcia et al. modified starch with different chain ratios to obtain modified starch film-forming liquid, which was used for fresh strawberry coating film preservation. The rate and decay rate were better than those of the uncoated group [126]. Ghanbarzadeh et al. modified starch by citric acid cross-linking and obtained chemically cross-linked modified starch film. Studimet kanë treguar që pas modifikimit të ndërlidhjes, vetitë e barrierës së lagështisë dhe vetitë mekanike të filmave të niseshtës u përmirësuan [127]. Gao Qunyu et al. carried out enzymatic hydrolysis treatment of starch and obtained starch edible film, and its mechanical properties such as tensile strength, elongation and folding resistance increased, and the moisture barrier performance increased with the increase of enzyme action time. përmirësuar ndjeshëm [128]. Parra et al. added a cross-linking agent to tapioca starch to prepare an edible film with good mechanical properties and low water vapor transmission rate [129]. Fonseca et al. Përdoret hipoklorit i natriumit për të oksiduar niseshtën e patates dhe përgatiti një film ushqimor të niseshtës së oksiduar. The study showed that its water vapor transmission rate and water solubility were significantly reduced, which can be applied to the packaging of high-water activity food [130].

Niseshteja e bashkuar me polimere dhe plastifikues të tjerë të ngrënshëm është një metodë e rëndësishme për të përmirësuar vetitë e filmave ushqimor me bazë niseshte. Aktualisht, polimeret komplekse të përdorura zakonisht janë kryesisht koloide hidrofile, të tilla si pektina, celuloza, polisaharidi i detit, chitosan, carrageenan dhe çamçakëzi Xanthan [131].

Maria Rodriguez et al. used potato starch and plasticizers or surfactants as the main materials to prepare starch-based edible films, showing that plasticizers can increase film flexibility and surfactants can reduce film stretchability [132]. Santana et al. used nanofibers to enhance and modify cassava starch edible films, and obtained starch-based edible composite films with improved mechanical properties, barrier properties, and thermal stability [133]. Azevedo et al. Proteina e përbërë nga hirrë me niseshte termoplastike për të përgatitur një material filmi të njëtrajtshëm, duke treguar që proteina e hirrës dhe niseshte termoplastike kanë ngjitje të fortë interfaciale, dhe proteina e hirrës mund të përmirësojë ndjeshëm disponueshmërinë e niseshtës. Water-blocking and mechanical properties of edible films [134]. Edhirej et al. Përgatiti një film të ngrënshëm me bazë niseshte Tapioca dhe studioi efektin e plastifikuesit në strukturën fizike dhe kimike, vetitë mekanike dhe vetitë termike të filmit. Rezultatet tregojnë se lloji dhe përqendrimi i plastifikuesit mund të ndikojnë ndjeshëm në filmin e niseshtës tapioca. Krahasuar me plastifikuesit e tjerë si ure dhe trietileni glikol, pektina ka efektin më të mirë plastifikues, dhe filmi niseshte me pektin-plasticizues ka veti të mira për bllokimin e ujit [135]. Saberi et al. përdori niseshte bizele, çamçakëz guar dhe glicerinë për përgatitjen e filmave të përbërë të ngrënshëm. The results showed that pea starch played a major role in film thickness, density, cohesion, water permeability and tensile strength. Çamçakëz guar mund të ndikojë në forcën elastike dhe modulin elastik të membranës, dhe glicerina mund të përmirësojë fleksibilitetin e membranës [136]. Ji et al. Kitosan i përbërë dhe niseshte misri, dhe shtuar nanopartikuj karbonate kalciumi për të përgatitur një film antibakterial me bazë niseshte. Studimi tregoi se lidhjet e hidrogjenit ndërmolekular u formuan midis niseshtës dhe chitosan, dhe vetitë mekanike të filmit ishin dhe vetitë antibakteriale u përmirësuan [137]. Meira et al. Filmi antibakterial i rritur dhe i modifikuar i niseshtës së misrit me nanopartikuj kaolin, dhe vetitë mekanike dhe termike të filmit të përbërë u përmirësuan, dhe efekti antibakterial nuk u prek [138]. Ortega-Toro et al. Shtuar HPMC në niseshte dhe shtoi acid citrik për të përgatitur filmin e ngrënshëm. The study showed that the addition of HPMC and citric acid can effectively inhibit the aging of starch and reduce the water permeability of edible film, but the oxygen barrier properties drop [139].

1.2 Hydrogels polimer

Hidrogelët janë një klasë e polimereve hidrofile me një strukturë të rrjetit tre-dimensionale që janë të pazgjidhshme në ujë, por mund të fryhen nga uji. Makroskopikisht, një hidrogel ka një formë të caktuar, nuk mund të rrjedhë dhe është një substancë e fortë. Mikroskopikisht, molekulat e tretshme në ujë mund të shpërndahen në forma dhe madhësi të ndryshme në hidrogel dhe shpërndahen me ritme të ndryshme difuzioni, kështu që hidrogel shfaq vetitë e një zgjidhjeje. Struktura e brendshme e hidrogelave ka forcë të kufizuar dhe shkatërrohet lehtësisht. Isshtë në një gjendje midis një të ngurtë dhe një lëngu. Ajo ka një elasticitet të ngjashëm me një të ngurtë, dhe është qartë i ndryshëm nga një solid i vërtetë.

1.2.1 Vështrim i përgjithshëm i hidrogeleve polimer

1.2.1.1 Klasifikimi i hidrogelave polimer

Hidrogeli polimer është një strukturë rrjeti tre-dimensionale e formuar nga ndërlidhja fizike ose kimike midis molekulave të polimerit [143-146]. Thith një sasi të madhe uji në ujë për t'u fryrë, dhe në të njëjtën kohë, mund të ruajë strukturën e tij tredimensionale dhe të jetë i pazgjidhshëm në ujë. ujë.

Ka shumë mënyra për të klasifikuar hidrocentralet. Bazuar në ndryshimin në vetitë e ndërlidhjes, ato mund të ndahen në xhel fizik dhe xhel kimik. Physical gels are formed by relatively weak hydrogen bonds, ionic bonds, hydrophobic interactions, van der Waals forces and physical entanglement between polymer molecular chains and other physical forces, and can be converted into solutions in different external environments. Quhet xhel i kthyeshëm; Xhel kimik është zakonisht një strukturë e përhershme tre-dimensionale e rrjetit e formuar nga ndërlidhja kryq e lidhjeve kimike siç janë lidhjet kovalente në prani të nxehtësisë, dritës, iniciatorit, etj. Pasi të jetë formuar xhel, është i pakthyeshëm dhe i përhershëm, i njohur edhe si Për kondensatën e vërtetë [147-149]. Xhelat fizikë në përgjithësi nuk kërkojnë modifikim kimik dhe kanë toksicitet të ulët, por vetitë e tyre mekanike janë relativisht të dobëta dhe është e vështirë t'i rezistojë stresit të madh të jashtëm; Xhelat kimike në përgjithësi kanë stabilitet më të mirë dhe veti mekanike.

Bazuar në burime të ndryshme, hidrocentralet mund të ndahen në hidrocentrale polimer sintetike dhe hidrogel polimer natyror. Hidrogelët polimer sintetikë janë hidrogel të formuar nga polimerizimi kimik i polimereve sintetike, kryesisht duke përfshirë acidin poliakrilik, acetat polivinil, poliakrilamid, oksid polietileni, etj.; Hidrogelet polimer natyral janë Hidrogelet polimer formohen nga ndërlidhja e polimereve natyrale si polisaharidet dhe proteinat në natyrë, duke përfshirë celulozën, alginatin, niseshtenë, agarozën, acidin hialuronik, xhelatinën dhe kolagjenin [6, 7, 150], 151]. Hidrogelët polimer natyralë zakonisht kanë karakteristikat e burimit të gjerë, çmimit të ulët dhe toksicitetit të ulët, dhe hidrogelet polimer sintetike janë përgjithësisht të lehta për t'u përpunuar dhe kanë rendimente të mëdha.

Based on different responses to the external environment, hydrogels can also be divided into traditional hydrogels and smart hydrogels. Traditional hydrogels are relatively insensitive to changes in the external environment; smart hydrogels can sense small changes in the external environment and produce corresponding changes in physical structure and chemical properties [152-156]. For temperature-sensitive hydrogels, the volume changes with the temperature of the environment. Usually, such polymer hydrogels contain hydrophilic groups such as hydroxyl, ether and amide or hydrophobic groups such as methyl, ethyl and propyl. Temperatura e mjedisit të jashtëm mund të ndikojë në bashkëveprimin hidrofil ose hidrofobik midis molekulave të xhelit, lidhjes së hidrogjenit dhe bashkëveprimit midis molekulave të ujit dhe zinxhirëve polimer, duke ndikuar kështu në ekuilibrin e sistemit të xhelit. Për hidrocentrale të ndjeshme ndaj pH, sistemi zakonisht përmban grupe modifikuese të bazës së acidit, siç janë grupet karboksil, grupet e acideve sulfonike ose grupet amino. Në një mjedis të ndryshueshëm të pH, këto grupe mund të thithin ose lëshojnë protone, duke ndryshuar lidhjen e hidrogjenit në xhel dhe ndryshimin midis përqendrimeve të brendshme dhe të jashtme të jonit, duke rezultuar në një ndryshim vëllimi të xhelit. For electric field, magnetic field and light-sensitive hydrogels, they contain functional groups such as polyelectrolytes, metal oxides, and photosensitive groups, respectively. Nën stimuj të ndryshëm të jashtëm, temperatura e sistemit ose shkalla e jonizimit është ndryshuar, dhe më pas vëllimi i xhelit ndryshohet nga parimi i ngjashëm me temperaturën ose hidrogel të ndjeshëm ndaj pH.

Bazuar në sjellje të ndryshme xhel, hidrocentralet mund të ndahen në xhel të shkaktuar nga të ftohtit dhe xhel të shkaktuara nga termika [157]. Xhel i ftohtë, i referuar si xhel i ftohtë për shkurt, është një makromolekulë që ekziston në formën e mbështjelljeve të rastit në temperaturë të lartë. Gjatë procesit të ftohjes, për shkak të veprimit të lidhjeve të hidrogjenit ndërmolekular, fragmentet spirale formohen gradualisht, duke përfunduar kështu procesin nga zgjidhja. Kalimi në xhel [158]; Xhel i shkaktuar nga termo, i referuar si xhel termik, është një makromolekulë në gjendjen e zgjidhjes në temperaturë të ulët. Gjatë procesit të ngrohjes, një strukturë e rrjetit tre-dimensionale formohet përmes bashkëveprimit hidrofobik, etj., Duke përfunduar kështu tranzicionin e gelacionit [159], 160].

Hidrogelet gjithashtu mund të ndahen në hidrogele homopolimere, hidrogele të kopolimerizuara dhe hidrogela të rrjetit ndërdepërtues bazuar në vetitë e ndryshme të rrjetit, hidrogele mikroskopike dhe hidrogele makroskopike bazuar në madhësi të ndryshme të xhelit dhe veti të biodegradueshme. Ndahet ndryshe në hidrogele të degradueshme dhe hidrogele të padegradueshme.

1.2.1.2 Aplikimi i hidrogeleve polimer natyral

Hidrogelet polimer natyral kanë karakteristikat e biokompatibilitetit të mirë, fleksibilitetit të lartë, burimeve të bollshme, ndjeshmërisë ndaj mjedisit, mbajtjes së lartë të ujit dhe toksicitetit të ulët, dhe përdoren gjerësisht në biomjekësi, përpunimin e ushqimit, mbrojtjen e mjedisit, bujqësinë dhe prodhimin e pyjeve dhe ka qenë gjerësisht. përdoret në industri dhe fusha të tjera [142, 161-165].

Aplikimi i hidrogelave polimer natyror në fushat e lidhura me biomjekësinë. Natural polymer hydrogels have good biocompatibility, biodegradability, and no toxic side effects, so they can be used as wound dressings and directly contact human tissues, which can effectively reduce the invasion of microorganisms in vitro, prevent the loss of body fluids, and allow oxygen për të kaluar përmes. Promovon shërimin e plagëve; Mund të përdoret për të përgatitur lentet e kontaktit, me avantazhet e veshjes së rehatshme, përshkueshmërisë së mirë të oksigjenit dhe trajtimit ndihmës të sëmundjeve të syve [166, 167]. Polimerët natyrorë janë të ngjashëm me strukturën e indeve të gjalla dhe mund të marrin pjesë në metabolizmin normal të trupit të njeriut, kështu që hidrogelët e tillë mund të përdoren si materiale skelash inxhinierike të indeve, riparimin e inxhinierisë së indeve, etj. Skelat e inxhinierisë së indeve mund të klasifikohen në paraprakisht Skelat në formë dhe injeksion. Stentet e para-shtuara përdorin ujin strukturën e veçantë të rrjetit tre-dimensionale të xhelit i mundëson asaj të luajë një rol të caktuar mbështetës në indet biologjike ndërsa siguron një hapësirë ​​specifike të rritjes specifike dhe të mjaftueshme për qelizat, dhe gjithashtu mund të shkaktojë rritjen e qelizave, diferencimin dhe degradimin dhe degradimin dhe thithja nga trupi i njeriut [168]. Injection-molded stents utilize the phase transition behavior of hydrogels to rapidly form gels after being injected in a flowing solution state, which can minimize the pain of patients [169]. Some natural polymer hydrogels are environmentally sensitive, so they are widely used as drug-controlled release materials, so that the drugs encapsulated in them can be released to the required parts of the human body in a timed and quantitative manner, reducing the toxic and side Efektet e ilaçeve në trupin e njeriut [170].

Aplikimi i hidrogelave polimer natyralë në fushat që lidhen me ushqimin. Hidrogelët polimer natyralë janë një pjesë e rëndësishme e tre vakteve të njerëzve në ditë, siç janë disa ëmbëlsira, ëmbëlsira, zëvendësues të mishit, kos dhe akullore. Shpesh përdoret si një shtesë ushqimore në mallrat ushqimore, të cilat mund të përmirësojnë vetitë e tij fizike dhe t'i japin një shije të qetë. Për shembull, përdoret si një trashës në supa dhe salca, si një emulsifikues në lëng, dhe si një agjent pezullues. Në pijet e qumështit, si një agjent gelling në puddings dhe aspics, si një agjent sqarues dhe stabilizues i shkumës në birrë, si një frenues synerez në djathë, si një lidhës në salcice, pasi frenuesit e retrogradimit të niseshtës përdoren në bukë dhe gjalpë [171-174 ] Nga manuali i aditivëve të ushqimit, mund të shihet se një numër i madh i hidrocentraleve polimer natyrore miratohen si aditivë ushqimorë për përpunimin e ushqimit [175]. Hidrogelët polimer natyralë përdoren si fortifikues ushqyes në zhvillimin e produkteve shëndetësore dhe ushqimeve funksionale, siç janë fibrat dietike, të përdorura në produktet e humbjes së peshës dhe produkteve antikushtetore [176, 177]; Si prebiotikë, ato përdoren në produktet dhe produktet e kujdesit shëndetësor kolonik për parandalimin e kancerit të zorrës së trashë [178]; Hidrogelët polimer natyralë mund të bëhen në veshje ose filma të ngrënshëm ose të degradueshëm, të cilat mund të përdoren në fushën e materialeve të paketimit të ushqimit, të tilla si ruajtja e frutave dhe perimeve, duke i veshur ato në fruta dhe perime në sipërfaqe, mund të zgjasë jetën e raftit të frutave dhe perimeve dhe mbaj frutat dhe perimet e freskëta dhe të buta; Mund të përdoret gjithashtu si materiale paketimi për ushqime të përshtatshme siç janë salcice dhe kremrat për të lehtësuar pastrimin [179, 180].

Aplikimet e hidrocentraleve polimer natyrorë në fusha të tjera. Për sa i përket nevojave të përditshme, mund t'i shtohet kujdesit të butë të lëkurës ose kozmetikës, të cilat jo vetëm që mund të parandalojnë tharjen e produktit në ruajtje, por edhe të qëndrueshëm hidratues dhe hidratues të lëkurës; it can be used for styling, moisturizing and slow release of fragrances in beauty makeup; It can be used in daily necessities such as paper towels and diapers [181]. Në bujqësi, ajo mund të përdoret për t'i rezistuar thatësirës dhe për të mbrojtur fidanët dhe për të zvogëluar intensitetin e punës; Si një agjent i veshjes për farat e bimëve, ai mund të rrisë ndjeshëm shkallën e mbirjes së farave; Kur përdoret në transplantimin e fidanëve, mund të rrisë shkallën e mbijetesës së fidanëve; pesticide, përmirësojnë përdorimin dhe zvogëlojnë ndotjen [182, 183]. In terms of environment, it is used as a flocculant and adsorbent for sewage treatment that often contains heavy metal ions, aromatic compounds and dyes to protect water resources and improve the environment [184]. Në industri, ajo përdoret si agjent dehidratues, lubrifikant shpimi, material i mbështjelljes së kabllove, material nënshkrimi dhe agjent i ruajtjes së ftohtë, etj. [185].

1.2.2 Thermogel me metilcelulozë hidroksipropil

Celuloza është një përbërje natyrale makromolekulare që është studiuar më e hershme, ka marrëdhëniet më të afërta me njerëzit dhe është natyra më e bollshme. It is widely present in higher plants, algae and microorganisms [186, 187]. Cellulose has gradually attracted widespread attention due to its wide source, low price, renewable, biodegradable, safe, non-toxic, and good biocompatibility [188].

1.2.2.1 Celuloza dhe derivatet e saj eter

Celuloza është një polimer linear me zinxhir të gjatë i formuar nga lidhja e njësive strukturore të D-anhidroglukozës përmes lidhjeve glikozidike β-1,4 [189-191]. I pazgjidhshëm. Me përjashtim të një grupi fundor në çdo skaj të zinxhirit molekular, ekzistojnë tre grupe hidroksil polare në secilën njësi të glukozës, të cilat mund të formojnë një numër të madh lidhjesh hidrogjeni intramolekulare dhe ndërmolekulare në kushte të caktuara; dhe celuloza është një strukturë policiklike, dhe zinxhiri molekular është gjysmë i ngurtë. Zinxhiri, kristaliniteti i lartë dhe shumë i rregullt në strukturë, kështu që ka karakteristikat e shkallës së lartë të polimerizimit, orientimit të mirë molekular dhe stabilitetit kimik [83, 187]. Meqenëse zinxhiri i celulozës përmban një numër të madh grupesh hidroksil, ai mund të modifikohet kimikisht me metoda të ndryshme si esterifikimi, oksidimi dhe eterifikimi për të marrë derivate celuloze me veti të shkëlqyera aplikimi [192, 193].

Derivatet e celulozës janë një nga produktet më të hershme të hulumtuara dhe të prodhuara në fushën e kimisë polimer. They are polymer fine chemical materials with a wide range of uses, which are chemically modified from natural polymer cellulose. Midis tyre, eterët e celulozës përdoren gjerësisht. It is one of the most important chemical raw materials in industrial applications [194].

Ekzistojnë shumë lloje të etherëve të celulozës, të gjitha në përgjithësi kanë vetitë e tyre unike dhe të shkëlqyera, dhe janë përdorur gjerësisht në shumë fusha të tilla si ushqimi dhe mjekësia [195]. MC është lloji më i thjeshtë i eterit celulozë me grupin metil. Me rritjen e shkallës së zëvendësimit, ajo mund të shpërndahet në tretësin e holluar alkaline, ujin, alkoolin dhe tretësin e hidrokarbureve aromatike nga ana tjetër, duke treguar veti unike të xhelit termik. [196]. CMC është një eter celulozë anionike e marrë nga celuloza natyrale nga alkalizimi dhe acidifikimi.

Isshtë eteri i celulozës më i përdorur dhe i përdorur, i cili është i tretshëm në ujë [197]. HPC, një eter celulozë hidroksilalkil e marrë nga celuloza alkalizuese dhe etherifikuese, ka termoplasticitet të mirë dhe gjithashtu shfaq veti të xhelit termik, dhe temperatura e tij e xhelit ndikohet ndjeshëm nga shkalla e zëvendësimit të hidroksipropilit [198]. HPMC, një eter i rëndësishëm i përzier, gjithashtu ka veti termike xhel, dhe vetitë e tij të xhelit kanë të bëjnë me dy zëvendësuesit dhe raportet e tyre [199].

1.2.2.2 Struktura hidroksipropil metilcelulozë

Hidroksipropil metil celuloza (HPMC), struktura molekulare është paraqitur në figurën 1-3, është një eter tipik jo-jonik i përzier i celulozës i tretshëm në ujë. Reaksioni i eterifikimit të klorurit të metilit dhe oksidit të propilenit kryhet për të marrë [200,201], dhe ekuacioni i reaksionit kimik është paraqitur në figurën 1-4.

Ekzistojnë propoksi hidroksi (-[OCH2CH (CH3)] N OH), metoksi (-och3) dhe grupe hidroksil të pa reaguar në njësinë strukturore të HPMC në të njëjtën kohë, dhe performanca e tij është pasqyrimi i veprimit të përbashkët të grupeve të ndryshme. [202]. The ratio between the two substituents is determined by the mass ratio of the two etherifying agents, the concentration and mass of sodium hydroxide, and the mass ratio of etherifying agents per unit mass of cellulose [203]. Propoksi hidroksi është një grup aktiv, i cili mund të alkilohet më tej dhe hidroksi alkilohet; Ky grup është një grup hidrofil me një zinxhir me degëzim të gjatë, i cili luan një rol të caktuar në plastifikimin brenda zinxhirit. Metoksia është një grup përfundimtar, i cili çon në pasivizimin e këtij vendi reagimi pas reagimit; Ky grup është një grup hidrofobik dhe ka një strukturë relativisht të shkurtër [204, 205]. Grupet hidroksil të pa reaguar dhe të prezantuar rishtas mund të vazhdojnë të zëvendësohen, duke rezultuar në një strukturë kimike përfundimtare mjaft komplekse, dhe vetitë e HPMC ndryshojnë brenda një diapazoni të caktuar. Për HPMC, një sasi e vogël e zëvendësimit mund t'i bëjë vetitë e saj fiziko -kimike mjaft të ndryshme [206], për shembull, vetitë fiziko -kimike të metoksisë së lartë dhe hidroksipropilit të ulët HPMC janë afër MC; Performanca e HPMC është afër asaj të HPC.

1.2.2.3 Karakteristikat e metilcelulozës hidroksipropil

(1) Thermogelabiliteti i HPMC

The HPMC chain has unique hydration-dehydration characteristics due to the introduction of hydrophobic-methyl and hydrophilic-hydroxypropyl groups. Gradualisht i nënshtrohet konvertimit të gelacionit kur nxehet, dhe kthehet në një gjendje zgjidhjeje pas ftohjes. Kjo do të thotë, ajo ka veti të shkaktuara termikisht të xhelit, dhe fenomeni i gelacionit është një proces i kthyeshëm, por jo identik.

Lidhur me mekanizmin e xhelatimit të HPMC, pranohet gjerësisht se në temperatura më të ulëta (nën temperaturën e xhelatimit), molekulat e HPMC në tretësirë ​​dhe polare të ujit lidhen së bashku me lidhje hidrogjeni për të formuar një strukturë mbimolekulare të ashtuquajtur "kafaz zogjsh". Ekzistojnë disa ndërthurje të thjeshta midis zinxhirëve molekularë të HPMC të hidratuar, përveç kësaj, ka pak ndërveprime të tjera. Kur temperatura rritet, HPMC fillimisht thith energji për të thyer lidhjet ndërmolekulare të hidrogjenit midis molekulave të ujit dhe molekulave HPMC, duke shkatërruar strukturën molekulare të ngjashme me kafazin, duke humbur gradualisht ujin e lidhur në zinxhirin molekular dhe duke ekspozuar grupet hidroksipropil dhe metoksi. Ndërsa temperatura vazhdon të rritet (për të arritur temperaturën e xhelit), molekulat HPMC gradualisht formojnë një strukturë rrjeti tre-dimensionale përmes lidhjes hidrofobike, xhel HPMC përfundimisht formohen [160, 207, 208].

Shtimi i kripërave inorganike ka një efekt në temperaturën e xhelit të HPMC, disa ulin temperaturën e xhelit për shkak të kriposjes së fenomenit, dhe të tjerët rrisin temperaturën e xhelit për shkak të fenomenit të shpërbërjes së kripës [209]. Me shtimin e kripërave të tilla si NaCl, ndodh fenomeni i kripës dhe temperatura e xhelit të HPMC zvogëlohet [210, 211]. Pasi të shtohen kripërat në HPMC, molekulat e ujit janë më të prirura të kombinohen me jonet e kripës, në mënyrë që lidhja e hidrogjenit midis molekulave të ujit dhe HPMC të shkatërrohet, shtresa e ujit rreth molekulave HPMC të konsumohet, dhe molekulat HPMC mund të lëshohen shpejt për hidrofobiciteti. Shoqata, temperatura e formimit të xhelit gradualisht zvogëlohet. Përkundrazi, kur shtohen kripëra të tilla si NASCN, ndodh fenomeni i shpërbërjes së kripës dhe temperatura e xhelit të HPMC rritet [212]. Rendi i efektit në rënie të anioneve në temperaturën e xhelit është: SO42−> S2O32−> H2PO4−> F−> Cl−> BR−> NO3−> I−> CLO4−> SCN−, rendi i kationeve në Rritja e temperaturës së xhelit është: li+> na+> k+> mg2+> ca2+> ba2+ [213].

(2) Tretshmëria e HPMC

HPMC has hot water insoluble and cold-water soluble properties similar to MC, but can be divided into cold dispersion type and hot dispersion type according to different water solubility [203]. Cold-dispersed HPMC can quickly disperse in water in cold water, and its viscosity increases after a period of time, and it is truly dissolved in water; heat-dispersed HPMC, on the contrary, shows agglomeration when adding water at a lower temperature, but it is more difficult to add. Në ujin me temperaturë të lartë, HPMC mund të shpërndahet shpejt, dhe viskoziteti rritet pasi të zvogëlohet temperatura, duke u bërë një zgjidhje e vërtetë ujore HPMC. Tretësira e HPMC në ujë është e lidhur me përmbajtjen e grupeve metoksi, të cilat janë të pazgjidhshme në ujë të nxehtë mbi 85 ° C, 65 ° C dhe 60 ° C nga i lartë në të ulët. Në përgjithësi, HPMC është i pazgjidhshëm në tretës organikë si acetoni dhe kloroform, por i tretshëm në zgjidhjen ujore të etanolit dhe zgjidhjet organike të përziera.

(3) Toleranca e kripës së HPMC

Natyra jo-jonike e HPMC e bën atë të paaftë të jonizohet në ujë, kështu që nuk do të reagojë me jone metalike për të precipituar. Sidoqoftë, shtimi i kripës do të ndikojë në temperaturën në të cilën formohet xhel HPMC. Kur përqendrimi i kripës rritet, temperatura e xhelit të HPMC zvogëlohet; when the salt concentration is lower than the flocculation point, the viscosity of the HPMC solution can be increased, so in application, the purpose of thickening can be achieved by adding an appropriate amount of salt [210, 216].

(4) Rezistenca ndaj acideve dhe alkaleve të HPMC

Në përgjithësi, HPMC ka një stabilitet të fortë acid-bazë dhe nuk ndikohet nga pH në pH 2-12. HPMC tregon rezistencë ndaj një shkalle të caktuar të acidit të holluar, por tregon një tendencë për të ulur viskozitetin për acidin e përqendruar; Alkalis kanë pak efekt në të, por mund të rriten pak dhe pastaj ngadalë të ulin viskozitetin e zgjidhjes [217, 218].

HPMC është pseudoplastik, zgjidhja e saj është e qëndrueshme në temperaturën e dhomës, dhe viskoziteti i saj ndikohet nga pesha molekulare, përqendrimi dhe temperatura. Në të njëjtën përqendrim, sa më e lartë të jetë pesha molekulare HPMC, aq më e lartë është viskoziteti; Për të njëjtin produkt me peshë molekulare, sa më i lartë të jetë përqendrimi i HPMC, aq më i lartë është viskoziteti; the viscosity of the HPMC product decreases with the increase of temperature, and reaches the gel formation temperature, with a sudden increase in viscosity due to gelation [9, 219, 220].

(6) Veti të tjera të HPMC

HPMC ka rezistencë të fortë ndaj enzimave dhe rezistenca e tij ndaj enzimave rritet me shkallën e zëvendësimit. Prandaj, produkti ka një cilësi më të qëndrueshme gjatë ruajtjes sesa produktet e tjera të sheqerit [189, 212]. HPMC ka veti të caktuara emulsifikuese. Grupet metoksi hidrofobike mund të adsorbohen në sipërfaqen e fazës së vajit në emulsion për të formuar një shtresë të trashë adsorbimi, e cila mund të veprojë si një shtresë mbrojtëse; Grupet hidroksil të tretshme në ujë mund të kombinohen me ujë për të përmirësuar fazën e vazhdueshme. Viskoziteti, pengon bashkimin e fazës së shpërndarë, zvogëlon tensionin sipërfaqësor dhe stabilizon emulsionin [221]. HPMC mund të përzihet me polimere të tretshme në ujë si xhelatinë, metilcelulozë, çamçakëz fasule të karkalecave, karagjenan dhe çamçakëz arabisht për të formuar një zgjidhje uniforme dhe transparente, dhe gjithashtu mund të përzihen me plastifikues të tillë si glicerina dhe polietileni glikol. [200, 201, 214].

1.2.2.4 Problemet që ekzistojnë në aplikimin e metilcelulozës hidroksipropil

Së dyti, viskoziteti i ulët dhe vetitë e ulëta të forcës së xhelit të HPMC në temperatura të ulëta zvogëlojnë përpunueshmërinë e tij në aplikime të ndryshme. HPMC është një xhel termik, i cili ekziston në një gjendje zgjidhjeje me viskozitet shumë të ulët në temperaturë të ulët, dhe mund të formojë një xhel viskoz të ngurtë në temperaturë të lartë, kështu që proceset e përpunimit siç janë veshja, spërkatja dhe zhytja duhet të kryhen në temperaturë të lartë . Përndryshe, zgjidhja do të rrjedhë lehtësisht poshtë, duke rezultuar në formimin e materialit të filmit jo-uniform, i cili do të ndikojë në cilësinë dhe performancën e produktit. Një operacion i tillë me temperaturë të lartë rrit koeficientin e vështirësisë së funksionimit, duke rezultuar në konsum të lartë të energjisë së prodhimit dhe kosto të lartë të prodhimit.

1.2.3 Xhel i ftohtë me niseshte hidroksipropil

Niseshte është një përbërës polimer natyral i sintetizuar nga fotosinteza e bimëve në mjedisin natyror. Its constituent polysaccharides are usually stored in the seeds and tubers of plants in the form of granules together with proteins, fibers, oils, sugars and minerals. ose në rrënjë [222]. Niseshte nuk është vetëm burimi kryesor i marrjes së energjisë për njerëzit, por edhe një lëndë e parë e rëndësishme industriale. Për shkak të burimit të tij të gjerë, çmimit të ulët, të gjelbër, natyral dhe të rinovueshëm, ai është përdorur gjerësisht në ushqime dhe ilaçe, fermentim, bërje papermimi, tekstili dhe nafte [223].

1.2.3.1 niseshte dhe derivatet e tij

Niseshte është një polimer i lartë natyror, njësia strukturore e të cilit është njësia α-D-anhidroglukoza. Njësi të ndryshme janë të lidhura me lidhje glikozidike, dhe formula e saj molekulare është (C6H10O5) n. Një pjesë e zinxhirit molekular në kokrrizat e niseshtës është e lidhur me lidhje glikozidike α-1,4, e cila është amilozë lineare; Një pjesë tjetër e zinxhirit molekular është i lidhur me lidhje glikozidike α-1,6 mbi këtë bazë, e cila është e degëzuar amilopektina [224]. Në kokrrizat e niseshtës, ekzistojnë rajone kristalore në të cilat molekulat janë rregulluar në një rregullim të rregullt dhe rajone amorfe në të cilat molekulat janë rregulluar në mënyrë të çrregullt. përbërja e pjesës. Nuk ka asnjë kufi të qartë midis rajonit kristalor dhe rajonit amorf, dhe molekulat e amilopektinës mund të kalojnë nëpër rajone të shumta kristaline dhe rajone amorfe. Bazuar në natyrën natyrore të sintezës së niseshtës, struktura polisaharide në niseshte ndryshon me speciet bimore dhe vendet e burimit [225].

Megjithëse niseshte është bërë një nga lëndët e para të rëndësishme për prodhimin industrial për shkak të burimeve të gjera dhe vetive të rinovueshme, niseshte vendase në përgjithësi ka disavantazhe siç janë tretshmëria e dobët e ujit dhe vetitë e formimit të filmit, aftësitë e ulëta emulsifikuese dhe gelling, dhe stabiliteti i pamjaftueshëm. Për të zgjeruar gamën e tij të aplikimit, niseshte zakonisht modifikohet fiziko -kimikisht për ta përshtatur atë me kërkesa të ndryshme aplikimi [38, 114]. Ekzistojnë tre grupe hidroksil të lirë në secilën njësi strukturore të glukozës në molekulat e niseshtës. Këto grupe hidroksil janë shumë aktive dhe niseshte të pajisura me veti të ngjashme me pololet, të cilat ofrojnë mundësinë e reaksionit të denaturimit të niseshtës.

Pas modifikimit, disa veti të niseshtës vendase janë përmirësuar në një masë të madhe, duke kapërcyer defektet e përdorimit të niseshtës vendase, kështu që niseshteja e modifikuar luan një rol kryesor në industrinë aktuale [226]. Niseshti i oksiduar është një nga niseshtet e modifikuara më të përdorura me teknologji relativisht të pjekur. Krahasuar me niseshte vendase, niseshte e oksiduar është më e lehtë për tu xhelatinizuar. Përparësitë e ngjitjes së lartë. Niseshte esterifikuar është një derivat i niseshtës i formuar nga esterifikimi i grupeve hidroksil në molekulat e niseshtës. Një shkallë shumë e ulët e zëvendësimit mund të ndryshojë ndjeshëm vetitë e niseshtës vendase. Transparenca dhe vetitë e formimit të filmit të pastës së niseshtës janë përmirësuar padyshim. Niseshti i eterifikuar është reaksioni eterifikues i grupeve hidroksil në molekulat e niseshtës për të gjeneruar eter polistarch, dhe retrogradimi i tij është dobësuar. Në kushtet e forta alkaline që nuk mund të përdoren niseshte dhe niseshte e esterifikuar, lidhja eter gjithashtu mund të mbetet relativisht e qëndrueshme. I prirur për hidrolizë. Niseshti i modifikuar me acid, niseshte trajtohet me acid për të rritur përmbajtjen e amilozës, duke rezultuar në një retrogradim të zgjeruar dhe paste niseshte. Isshtë relativisht transparent dhe formon një xhel të fortë pas ftohjes [114].

1.2.3.2 Struktura e niseshtës hidroksipropil

Niseshteja hidroksipropil (HPS), struktura molekulare e të cilit tregohet në figurat 1-4, është një eter niseshte jo-jonik, i cili përgatitet nga reaksioni i eterifikimit të oksidit të propilenit me niseshte në kushte alkaline [223, 227, 228] dhe ekuacioni i reaksionit kimik është paraqitur në figurën 1-6.

Gjatë sintezës së HPS, përveç reagimit me niseshte për të gjeneruar niseshte hidroksipropil, oksidi i propilenit gjithashtu mund të reagojë me niseshte të gjeneruar hidroksipropil për të gjeneruar zinxhirë anësorë polioksipropil. shkalla e zëvendësimit. Shkalla e zëvendësimit (DS) i referohet numrit mesatar të grupeve hidroksil të zëvendësuar për grup glukozil. Shumica e grupeve glukozil të niseshtës përmbajnë 3 grupe hidroksil që mund të zëvendësohen, kështu që DS maksimale është 3. Shkalla molare e zëvendësimit (MS) i referohet masës mesatare të zëvendësuesve për mol të grupit glukozil [223, 229]. Kushtet e procesit të reaksionit të hidroksipropilimit, morfologjia e kokrrizës së niseshtës dhe raporti i amilozës ndaj amilopektinës në niseshtën vendase të gjitha ndikojnë në madhësinë e MS.

1.2.3.3 Vetitë e niseshtës hidroksipropil

(1) Xhelimi i ftohtë i HPS

Për pastën e nxehtë të niseshtës HPS, veçanërisht sistemin me përmbajtje të lartë amilozë, gjatë procesit të ftohjes, zinxhirët molekularë të amilozës në pastën e niseshtës ngatërrohen me njëri-tjetrin për të formuar një strukturë rrjeti tre-dimensionale dhe tregojnë sjellje të dukshme si të ngurtë. Ai bëhet një elastomer, formon një xhel dhe mund të kthehet në një gjendje tretësirë ​​pas ringrohjes, domethënë ka veti xheli të ftohtë dhe ky fenomen xhel ka veti të kthyeshme [228].

Amiloza e xhelatinizuar është mbështjellur vazhdimisht për të formuar një strukturë të vetme koaksiale spirale. Pjesa e jashtme e këtyre strukturave të vetme spirale është një grup hidrofil, dhe pjesa e brendshme është një zgavër hidrofobike. Në temperaturë të lartë, HPS ekziston në tretësirë ​​ujore si mbështjellje të rastësishme nga të cilat shtrihen disa segmente të vetme spirale. Kur temperatura është ulur, lidhjet e hidrogjenit midis HPS dhe ujit prishen, uji strukturor humbet, dhe lidhjet e hidrogjenit midis zinxhirëve molekularë formohen vazhdimisht, duke formuar më në fund një strukturë tre-dimensionale të xhelit të rrjetit. Faza e mbushjes në rrjetin e xhelit të niseshtës është kokrrizat e mbetura të niseshtës ose fragmentet pas xhelatinizimit, dhe ndërthurja e disa amilopektinës gjithashtu kontribuon në formimin e xhelit [230-232].

(2) Hidrofiliteti i HPS

Futja e grupeve hidroksipropil hidrofile dobëson forcën e lidhjeve të hidrogjenit midis molekulave të niseshtës, promovon lëvizjen e molekulave ose segmenteve të niseshtës, dhe zvogëlon temperaturën e shkrirjes së mikrokristalëve të niseshtës; Struktura e kokrrizave të niseshtës është ndryshuar, dhe sipërfaqja e kokrrizave të niseshtës është e përafërt me rritjen e temperaturës, shfaqen disa çarje ose vrima, në mënyrë që molekulat e ujit të mund të hyjnë lehtësisht në brendësi të kokrrizave të niseshtës, duke e bërë niseshtën më të lehtë për tu fryrë dhe xhelatinizuar,, Pra, temperatura e xhelatinizimit të niseshtës zvogëlohet. Ndërsa rritet shkalla e zëvendësimit, temperatura e xhelatinizimit të niseshtës hidroksipropil zvogëlohet, dhe më në fund ajo mund të fryhet në ujë të ftohtë. Pas hidroksipropilimit, rrjedha, qëndrueshmëria e temperaturës së ulët, transparenca, tretshmëria dhe vetitë e formimit të filmit të pasta të niseshtës u përmirësuan [233–235].

(3) Stabiliteti i HPS

HPS është një eter niseshteje jo-jonike me qëndrueshmëri të lartë. Gjatë reaksioneve kimike si hidroliza, oksidimi dhe ndërlidhja e kryqëzimit, lidhja eter nuk do të prishet dhe zëvendësuesit nuk do të bien. Prandaj, vetitë e HPS ndikohen relativisht më pak nga elektrolitet dhe pH, duke siguruar që ai të mund të përdoret në një gamë të gjerë të pH acid-bazë [236-238].

1.2.3.4 Aplikimi i HPS në fushën e ushqimit dhe ilaçit

HPS është jo toksik dhe pa shije, me performancë të mirë të tretjes dhe viskozitet relativisht të ulët të hidrolizatit. Ajo njihet si një niseshte e modifikuar e sigurt e ngrënshme brenda dhe jashtë vendit. Qysh në vitet 1950, Shtetet e Bashkuara miratuan niseshte hidroksipropil për përdorim të drejtpërdrejtë në ushqim [223, 229, 238]. HPS është një niseshte e modifikuar e përdorur gjerësisht në fushën e ushqimit, e përdorur kryesisht si një agjent trashësie, agjent pezullues dhe stabilizues.

Mund të përdoret në ushqime të përshtatshme dhe ushqime të ngrira si pije, akullore dhe bllokime; Mund të zëvendësojë pjesërisht mishrat e ngrënshëm me çmime të larta si xhelatina; Mund të bëhet në filma të ngrënshëm dhe të përdoret si veshje ushqimore dhe paketim [229, 236].

HPS përdoret zakonisht në fushën e mjekësisë si mbushës, lidhës për të lashtat medicinale, disintegrime për tableta, materiale për kapsula farmaceutike të buta dhe të forta, veshje të ilaçeve, agjentë antikondenues për qelizat artificiale të gjakut dhe trashësuesit e plazmës, etj. [239] .

1.3 Përbërja e polimerit

Materialet polimer përdoren gjerësisht në të gjitha aspektet e jetës dhe janë materiale të domosdoshme dhe të rëndësishme. Zhvillimi i vazhdueshëm i shkencës dhe teknologjisë i bën kërkesat e njerëzve gjithnjë e më të larmishëm, dhe në përgjithësi është e vështirë për materialet polimer me një përbërës të vetëm për të përmbushur kërkesat e ndryshme të aplikimit të qenieve njerëzore. Kombinimi i dy ose më shumë polimere është metoda më ekonomike dhe efektive për të marrë materiale polimer me çmim të ulët, performancë të shkëlqyeshme, përpunim të përshtatshëm dhe aplikim të gjerë, i cili ka tërhequr vëmendjen e shumë studiuesve dhe i është kushtuar gjithnjë e më shumë vëmendje [240-242] .

1.3.1 Qëllimi dhe metoda e përbërjes së polimerit

Qëllimi kryesor i përbërjes së polimerit: (l) për të optimizuar vetitë gjithëpërfshirëse të materialeve. Polimere të ndryshme janë të ndërlikuara, në mënyrë që përbërja përfundimtare të ruajë vetitë e shkëlqyera të një makromolekule të vetme, mëson nga pikat e forta të njëri -tjetrit dhe plotëson dobësitë e tij, dhe optimizon vetitë gjithëpërfshirëse të materialeve polimer. (2) Ulja e kostos së materialit. Disa materiale polimer kanë veti të shkëlqyera, por ato janë të shtrenjta. Prandaj, ato mund të komplikohen me polimere të tjera të lira për të zvogëluar kostot pa ndikuar në përdorimin. (3) Përmirësimi i vetive të përpunimit të materialit. Disa materiale kanë veti të shkëlqyera, por janë të vështira për t'u përpunuar, dhe polimere të tjera të përshtatshme mund të shtohen për të përmirësuar vetitë e tyre të përpunimit. (4) për të forcuar një pronë të caktuar të materialit. Për të përmirësuar performancën e materialit në një aspekt specifik, një polimer tjetër përdoret për ta modifikuar atë. (5) Zhvilloni funksione të reja të materialeve.

Metodat e përbashkëta të kompleksit polimer: (L) Përmendja e shkrirjes. Nën veprimin e prerjes së pajisjeve të përbërjes, polimere të ndryshme nxehen mbi temperaturën e rrjedhës viskoze për përbërje, dhe më pas ftohen dhe granulohen pas kompleksit. (2) Rindërtimi i zgjidhjes. Të dy përbërësit nxiten dhe përzihen duke përdorur një tretës të zakonshëm, ose zgjidhjet e ndryshme polimer të tretura nxiten në mënyrë të barabartë, dhe më pas tretësi hiqet për të marrë një përbërje polimer. (3) Përbërja e emulsionit. Pas trazimit dhe përzierjes së emulsioneve të ndryshme polimer të të njëjtit lloj emulsifikuesi, një koagulant shtohet për të bashkë-precipituar polimerin për të marrë një përbërje polimer. (4) Kopolimerizimi dhe përbërja. Përfshirë kopolimerizimin e shartimit, kopolimerizimin e bllokut dhe kopolimerizimin reaktiv, procesi i përbërjes shoqërohet me reaksion kimik. (5) Rrjeti ndërhyrës [10].

1.3.2 Përbërja e polisaharideve natyrore

Polisaharidet natyrore janë një klasë e zakonshme e materialeve polimer në natyrë, të cilat zakonisht modifikohen kimikisht dhe shfaqin një shumëllojshmëri të pronave të shkëlqyera. Sidoqoftë, materialet e vetme polisaharide shpesh kanë kufizime të caktuara të performancës, kështu që polisaharidet e ndryshme shpesh janë të komplikuara për të arritur qëllimin e plotësimit të avantazheve të performancës së secilit komponent dhe zgjerimit të fushëveprimit të aplikimit. Qysh në vitet 1980, hulumtimi mbi kompleksin e polisaharideve të ndryshme natyrore është rritur ndjeshëm [243]. The research on the natural polysaccharide compound system at home and abroad mostly focuses on the compound system of curdlan and non-curdlan and the compound system of two kinds of non-curd polysaccharide.

1.3.2.1 Klasifikimi i hidrogelave natyrorë të polisaharideve

Natural polysaccharides can be divided into curdlan and non-curdlan according to their ability to form gels. Disa polisaharide mund të formojnë xhel vetë, kështu që ato quhen curdlan, siç është Carrageenan, etj.; Të tjerët nuk kanë vetë prona gelling, dhe quhen polisaharide jo-kurd, siç është çamçakëzi Xanthan.

Hidrogelët mund të merren duke shpërndarë curdlan natyror në një zgjidhje ujore. Bazuar në termorversibilitetin e xhelit që rezulton dhe varësinë nga temperatura e modulit të tij, ai mund të ndahet në katër llojet e mëposhtme [244]:

(1) Cryogel, tretësira polisakaride mund të marrë xhel vetëm në temperaturë të ulët, siç është karragjenani.

(2) Xheli i induktuar termikisht, tretësira polisakaride mund të marrë xhel vetëm në temperaturë të lartë, siç është glukomanani.

(3) Zgjidhja e polisaharidit jo vetëm që mund të marrë xhel në temperaturë më të ulët, por gjithashtu të marrë xhel në temperaturë më të lartë, por të paraqesë një gjendje tretësire në temperaturën e ndërmjetme.

(4) Zgjidhja mund të marrë vetëm xhel në një temperaturë të caktuar në mes. Curdlan i ndryshëm natyror ka përqendrimin e vet kritik (minimal), mbi të cilin mund të merret xhel. Përqendrimi kritik i xhelit lidhet me gjatësinë e vazhdueshme të zinxhirit molekular polisaharid; Forca e xhelit ndikohet shumë nga përqendrimi dhe pesha molekulare e zgjidhjes, dhe në përgjithësi, forca e xhelit rritet me rritjen e përqendrimit [245].

1.3.2.2 Sistemi i përbërë i curdlan dhe jo curdlan

Compounding non-curdlan with curdlan generally improves the gel strength of polysaccharides [246]. Përbërja e çamçakëzit Konjac dhe Carrageenan rrit stabilitetin dhe elasticitetin e xhelit të strukturës së rrjetit të xhelit të përbërë, dhe përmirëson ndjeshëm forcën e tij të xhelit. Wei Yu et al. compounded carrageenan and konjac gum, and discussed the gel structure after compounding. The study found that after compounding carrageenan and konjac gum, a synergistic effect was produced, and a network structure dominated by carrageenan was formed, konjac gum is dispersed in it, and its gel network is denser than that of pure carrageenan [247]. Kohyama et al. studioi sistemin e përbërë të çamçakëzit karagjenan/konjac, dhe rezultatet treguan se me rritjen e vazhdueshme të peshës molekulare të çamçakëzit Konjac, stresi i këputjes së xhelit të përbërë vazhdoi të rritet; Gamja Konjac me pesha të ndryshme molekulare tregoi formim të ngjashëm me xhel. temperaturë In this compound system, the formation of the gel network is undertaken by carrageenan, and the interaction between the two curdlan molecules results in the formation of weak cross-linked regions [248]. Nishinari et al. studied the gellan gum/konjac gum compound system, and the results showed that the effect of monovalent cations on the compound gel was more pronounced. Mund të rrisë modulin e sistemit dhe temperaturën e formimit të xhelit. Divalent cations can promote the formation of composite gels to a certain extent, but excessive amounts will cause phase separation and reduce the modulus of the system [246]. Breneer et al. studied the compounding of carrageenan, locust bean gum and konjac gum, and found that carrageenan, locust bean gum and konjac gum can produce synergistic effects, and the optimal ratio is locust bean gum/carrageenan 1:5.5, konjac gum/carrageenan 1:7, and when the three are compounded together, the synergistic effect is the same as that of carrageenan/konjac gum, indicating that there is no special compounding of the three. bashkëveprimi [249].

1.3.2.2 Dy sisteme komplekse jo-curdlan

Dy polisaharide natyrale që nuk kanë veti xhel mund të shfaqin veti xhel përmes përbërjes, duke rezultuar në produkte xhel [250]. Kombinimi i çamçakëzit të karkalecave me çamçakëzin Xanthan prodhon një efekt sinergjik që shkakton formimin e xhelave të rinj [251]. Një produkt i ri xhel mund të merret gjithashtu duke shtuar çamçakëz Xanthan në Konjac Glucomannan për komplekse [252]. Wei Yanxia et al. studioi vetitë reologjike të kompleksit të çamçakëzit të karkalecave dhe çamçakëzit Xanthan. Rezultatet tregojnë se përbërja e çamçakëzit të karkalecave dhe çamçakëzit Xanthan prodhon një efekt sinergjik. Kur raporti i vëllimit të kompleksit është 4: 6, efekti më i fortë sinergjik [253]. Fitzsimons et al. Konjac glukomannan i përbërë me çamçakëz xanthan në temperaturën e dhomës dhe nën ngrohje. Rezultatet treguan se të gjitha komponimet shfaqën vetitë e xhelit, duke pasqyruar efektin sinergjik midis të dyve. Temperatura e bashkimit dhe gjendja strukturore e çamçakëzit Xanthan nuk ndikuan në bashkëveprimin midis dy [254]. Guo Shoujun dhe të tjerët studiuan përzierjen origjinale të çamçakëzave të fasulave të feces dhe çamçakëzit Xanthan, dhe rezultatet treguan se çamçakëzi i fasave të derrave dhe çamçakëzi Xanthan kanë një efekt të fortë sinergjik. The optimal compounding ratio of pig feces bean gum and xanthan gum compound adhesive is 6/4 (w/w). Isshtë 102 herë më shumë se zgjidhja e vetme e çamçakëzit të sojës, dhe xhel formohet kur përqendrimi i çamçakëzit të përbërë arrin 0.4%. The compound adhesive has high viscosity, good stability and rheological properties, and is an excellent food-gums [255].

1.3.3 Përputhshmëria e kompoziteve polimer

Përputhshmëria, nga pikëpamja termodinamike, i referohet arritjes së përputhshmërisë në nivel molekular, e njohur edhe si tretshmëri e ndërsjellë. Sipas teorisë së modelit Flory-Huggins, ndryshimi i energjisë së lirë të sistemit të përbërjes polimer gjatë procesit të përbërjes përputhet me formulën e energjisë së lirë Gibbs:

△���=△���-T△S (1-1)

Midis tyre,���është energjia komplekse e lirë,���është nxehtësia komplekse, është entropia komplekse; është temperatura absolute; Sistemi kompleks është një sistem i pajtueshëm vetëm kur energjia e lirë ndryshon���gjatë procesit kompleks [256].

Koncepti i përzierjes lind nga fakti se shumë pak sisteme mund të arrijnë përputhshmëri termodinamike. Përzierja i referohet aftësisë së përbërësve të ndryshëm për të formuar komplekse homogjene, dhe kriteri i përdorur zakonisht është që komplekset të shfaqin një pikë të vetme kalimi xhami.

Ndryshe nga përputhshmëria termodinamike, përputhshmëria e përgjithësuar i referohet aftësisë së secilit komponent në sistemin e përbërë për të akomoduar njëri-tjetrin, gjë që propozohet nga një këndvështrim praktik [257].

Për shkak të disa dallimeve strukturore dhe entropisë konformuese midis polimereve të ndryshme, shumica e sistemeve komplekse polimer janë pjesërisht të pajtueshme ose të papajtueshme [11, 12]. Në varësi të ndarjes fazore të sistemit të përbërjes dhe nivelit të përzierjes, pajtueshmëria e sistemit pjesërisht të pajtueshëm do të ndryshojë gjithashtu shumë [11]. Karakteristikat makroskopike të kompozitave polimer janë të lidhura ngushtë me morfologjinë e tyre të brendshme mikroskopike dhe vetitë fizike dhe kimike të secilit përbërës. 240], kështu që është me rëndësi të madhe për të studiuar morfologjinë mikroskopike dhe pajtueshmërinë e sistemit të përbërjes.

Metodat e Kërkimit dhe Karakterizimit për Përputhshmërinë e Komponimeve Binar:

(1) Temperatura e tranzicionit të qelqit t���Metoda e krahasimit. Krahasimi i t���të kompleksit me t���nga përbërësit e tij, nëse vetëm një T���shfaqet në përbërje, sistemi i përbërë është një sistem i pajtueshëm; nëse ka dy T���, dhe të dy t���pozicionet e përbërjes janë në dy grupet Mesi i pikave T���tregon që sistemi i përbërjes është një sistem pjesërisht i pajtueshëm; Nëse ka dy t���, dhe ato janë të vendosura në pozicionet e dy komponentëve T���, kjo tregon që sistemi i përbërë është një sistem i papajtueshëm.

T���Instrumentet e provës që përdoren shpesh në metodën e krahasimit janë analizuesi dinamik termomekanik (DMA) dhe kalorimetri i skanimit diferencial (DSC). Kjo metodë mund të gjykojë shpejt pajtueshmërinë e sistemit të kompleksit, por nëse t���nga dy komponentët është i ngjashëm, një T i vetëm���do të shfaqet edhe pas komponimit, kështu që kjo metodë ka disa mangësi [10].

(2) Metoda e vëzhgimit morfologjik. Së pari, vëzhgoni morfologjinë makroskopike të kompleksit. Nëse përbërja ka ndarje të dukshme të fazës, mund të gjykohet paraprakisht se sistemi i përbërjes është një sistem i papajtueshëm. Së dyti, morfologjia mikroskopike dhe struktura fazore e përbërjes vërehen me mikroskop. Dy përbërësit që janë plotësisht të pajtueshëm do të formojnë një gjendje homogjene. Prandaj, përbërja me pajtueshmëri të mirë mund të vëzhgojë shpërndarjen e njëtrajtshme të fazës dhe madhësinë e grimcave të fazës së shpërndarë. dhe ndërfaqja e paqartë.

Instrumentet e provës që përdoren shpesh në metodën e vëzhgimit topografik janë mikroskopi optik dhe mikroskopi elektronik skanues (SEM). Metoda e vëzhgimit topografik mund të përdoret si metodë ndihmëse në kombinim me metodat e tjera të karakterizimit.

(3) Metoda e transparencës. In a partially compatible compound system, the two components can be compatible within a certain temperature and composition range, and phase separation will occur beyond this range. In the process of the transformation of the compound system from a homogeneous system to a two-phase system, its light transmittance will change, so its compatibility can be studied by studying the transparency of the compound.

Kjo metodë mund të përdoret vetëm si metodë ndihmëse, sepse kur indekset e thyerjes së dy polimereve janë të njëjta, komponimi i përftuar nga përbërja e dy polimereve të papajtueshëm është gjithashtu transparent.

(4) Metoda reologjike. Në këtë metodë, ndryshimi i papritur i parametrave viskoelastike të përbërjes përdoret si shenjë e ndarjes së fazës, për shembull, ndryshimi i papritur i lakores viskozitet-temperaturë përdoret për të shënuar ndarjen e fazës dhe ndryshimi i papritur i dukshmërisë. Kurba e tensionit prerës-temperaturë përdoret si shenjë e ndarjes së fazës. Sistemi i komponimit pa ndarje fazore pas komponimit ka përputhshmëri të mirë, dhe ato me ndarje fazore janë sistem të papajtueshëm ose pjesërisht të pajtueshëm [258].

(5) Metoda e kurbës së Hanit. Kurba e Hanit është LG���'(���) lg G”, nëse kurba e Hanit të sistemit të përbërë nuk ka varësi nga temperatura dhe kurba e Hanit në temperatura të ndryshme formon një kurbë kryesore, sistemi i përbërë është i pajtueshëm; nëse sistemi i përbërjes është i pajtueshëm kurba e Hanit varet nga temperatura. Nëse kurba e Hanit është e ndarë nga njëra-tjetra në temperatura të ndryshme dhe nuk mund të formojë një kurbë kryesore, sistemi i përbërë është i papajtueshëm ose pjesërisht i pajtueshëm. Prandaj, përputhshmëria e sistemit të përbërë mund të gjykohet sipas ndarjes së kurbës së Hanit.

(6) Metoda e viskozitetit të zgjidhjes. Kjo metodë përdor ndryshimin e viskozitetit të zgjidhjes për të karakterizuar pajtueshmërinë e sistemit të përbërjes. Nën përqendrime të ndryshme të zgjidhjes, viskoziteti i kompleksit është vizatuar kundër përbërjes. Nëse është një marrëdhënie lineare, do të thotë që sistemi i përbërë është plotësisht i pajtueshëm; Nëse është një marrëdhënie jolineare, do të thotë që sistemi i përbërë është pjesërisht i pajtueshëm; Nëse është një kurbë në formë S, atëherë tregon se sistemi i përbërjes është plotësisht i papajtueshëm [10].

(7) Spektroskopia infra të kuqe. Pasi të përzihen dy polimerët, nëse përputhshmëria është e mirë, do të ketë ndërveprime të tilla si lidhjet hidrogjenore dhe pozicionet e brezit të grupeve karakteristike në spektrin infra të kuq të secilit grup në zinxhirin polimer do të zhvendosen. Kompensimi i brezave të grupit karakteristik të kompleksit dhe secilit komponent mund të gjykojë përputhshmërinë e sistemit kompleks.

Për më tepër, pajtueshmëria e komplekseve mund të studiohet gjithashtu nga analizuesit termogravimetrik, difraksionin me rreze X, shpërndarjen me rreze X me kënd të vogël, shpërndarjen e dritës, shpërndarjen e elektroneve neutron, rezonancën magnetike bërthamore dhe teknikat ultrasonike [10].

1.3.4 Progresi i kërkimit të përbërjes hidroksipropil metilcelulozë/hidroksipropil niseshteje

1.3.4.1 Përbërja e hidroksipropil metilcelulozës dhe substancave të tjera

Përbërjet e HPMC dhe substancave të tjera përdoren kryesisht në sistemet e lëshimit të kontrolluar nga droga dhe materialet e paketimit të filmit të ngrënshëm ose të degradueshëm. Në aplikimin e lëshimit të kontrolluar nga droga, polimerët shpesh të përbërë me HPMC përfshijnë polimere sintetike si alkool polivinil (PVA), kopolimer acid-glikolik laktik (PLGA) dhe polikaprolakton (PCL), si dhe proteina, polimere natyrale si si Polisaharidet. Abdel-Zher et al. studioi përbërjen strukturore, qëndrueshmërinë termike dhe marrëdhënien e tyre me performancën e kompozitave HPMC/PVA, dhe rezultatet treguan se ekziston një aftësi e keqe në prani të dy polimereve [259]. Zabihi et al. Përdorur kompleksin HPMC/PLGA për të përgatitur mikrokapsula për lëshimin e kontrolluar dhe të qëndrueshëm të insulinës, i cili mund të arrijë lëshimin e qëndrueshëm në stomak dhe zorrë [260]. Javed et al. HPMC hidrofile e përbërë HPMC dhe PCL hidrofobike dhe përdorën komplekse HPMC/PCL si materiale mikrokapsulë për lëshimin e kontrolluar dhe të qëndrueshëm të ilaçeve, të cilat mund të lëshohen në pjesë të ndryshme të trupit të njeriut duke rregulluar raportin e përbërjes [261]. Ding et al. studioi vetitë reologjike si viskoziteti, viskelasticiteti dinamik, rikuperimi i zvarritjes dhe thiksotropia e komplekseve HPMC/kolagjenit të përdorura në fushën e lëshimit të drogës së kontrolluar, duke siguruar udhëzime teorike për aplikimet industriale [262]. Arthanari, Cai dhe Rai et al. [263-265] Komplekset e HPMC dhe polisaharideve si chitosan, çamçakëz xanthan dhe alginate natriumi u aplikuan në procesin e lëshimit të qëndrueshëm të vaksinave dhe ilaçeve, dhe rezultatet treguan një efekt të kontrollueshëm të lëshimit të drogës [263-265].

Në zhvillimin e materialeve të paketimit të filmit të ngrënshëm ose të degradueshëm, polimerët shpesh të përbërë me HPMC janë kryesisht polimere natyrore si lipidet, proteinat dhe polisaharidet. Karaca, Fagundes dhe Contreras-Oliva et al. Përgatiti membrana të përbëra të ngrënshme me komplekse HPMC/lipide, dhe i përdorën ato në ruajtjen e kumbullave, domateve të qershisë dhe agrumeve, përkatësisht. Rezultatet treguan se membranat komplekse HPMC/lipide kishin mirë efektin antibakterial të mbajtjes së freskët [266-268]. Shetty, Rubilar dhe Ding et al. studied the mechanical properties, thermal stability, microstructure, and interactions between components of edible composite films prepared from HPMC, silk protein, whey protein isolate, and collagen, respectively [269-271]. Esteghlal et al. Formuluar HPMC me xhelatinë për të përgatitur filma të ngrënshëm për përdorim në materialet e paketimit me bazë bio [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata dhe Ortega-Toro et al. Përgatitur HPMC/chitosan HPMC/Xyloglucan, HPMC/etil celuloze dhe filma të përbërë të ngrënshëm HPMC/niseshte, përkatësisht, dhe studiuan stabilitetin e tyre termik, vetitë mekanike të vetive, mikrostrukturën dhe pronat antibakteriale [139, 272-274]. Përbërja HPMC/PLA mund të përdoret gjithashtu si një material paketimi për mallrat ushqimore, zakonisht nga nxjerrja [275].

Në zhvillimin e materialeve të paketimit të filmit të ngrënshëm ose të degradueshëm, polimerët shpesh të përbërë me HPMC janë kryesisht polimere natyrore si lipidet, proteinat dhe polisaharidet. Karaca, Fagundes dhe Contreras-Oliva et al. Përgatiti membrana të përbëra të ngrënshme me komplekse HPMC/lipide, dhe i përdorën ato në ruajtjen e kumbullave, domateve të qershisë dhe agrumeve, përkatësisht. Rezultatet treguan se membranat komplekse HPMC/lipide kishin mirë efektin antibakterial të mbajtjes së freskët [266-268]. Shetty, Rubilar dhe Ding et al. studied the mechanical properties, thermal stability, microstructure, and interactions between components of edible composite films prepared from HPMC, silk protein, whey protein isolate, and collagen, respectively [269-271]. Esteghlal et al. Formuluar HPMC me xhelatinë për të përgatitur filma të ngrënshëm për përdorim në materialet e paketimit me bazë bio [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata dhe Ortega-Toro et al. Përgatitur HPMC/chitosan HPMC/Xyloglucan, HPMC/etil celuloze dhe filma të përbërë të ngrënshëm HPMC/niseshte, përkatësisht, dhe studiuan stabilitetin e tyre termik, vetitë mekanike të vetive, mikrostrukturën dhe pronat antibakteriale [139, 272-274]. Përbërja HPMC/PLA mund të përdoret gjithashtu si një material paketimi për mallrat ushqimore, zakonisht nga nxjerrja [275].

1.3.4.2 Përbërja e niseshtës dhe substancave të tjera

Hulumtimi mbi përbërjen e niseshtës dhe substancave të tjera fillimisht u përqëndrua në substanca të ndryshme poliestër alifatike hidrofobike, duke përfshirë acidin polilaktik (PLA), polikaprolaktonin (PCL), acidin polybuten succinic (PBSA), etj. 276]. Muller et al. studioi strukturën dhe vetitë e kompozitave të niseshtës/PLA dhe bashkëveprimi midis të dyve, dhe rezultatet treguan se bashkëveprimi midis të dyve ishte i dobët dhe vetitë mekanike të kompozitave ishin të dobëta [277]. Correa, Komur dhe Diaz-Gomez et al. studioi vetitë mekanike, vetitë reologjike, vetitë e xhelit dhe pajtueshmërinë e dy përbërësve të komplekseve të niseshtës/PCL, të cilat u aplikuan për zhvillimin e materialeve të biodegradueshme, materialeve biomjekësore dhe materialeve të skelave inxhinierike të inxhinierisë [278-280]. Ohkika et al. found that the blend of cornstarch and PBSA is very promising. Kur përmbajtja e niseshtës është 5-30%, rritja e përmbajtjes së kokrrizave të niseshtës mund të rrisë modulin dhe të zvogëlojë stresin dhe zgjatjen e tensionit në pushim [281,282]. Poliesteri alifatik hidrofobik është termodinamikisht i papajtueshëm me niseshte hidrofile, dhe kompatibilizues të ndryshëm dhe aditivë zakonisht shtohen për të përmirësuar ndërfaqen fazore midis niseshtës dhe poliesterit. Szadkowska, Ferri, dhe Li et al. studioi efektet e plastifikuesve të bazuar në silanol, vajit të anhidridit të anhidridit dhe derivateve të funksionalizuar të vajit vegjetal në strukturën dhe vetitë e komplekseve të niseshtës/PLA, përkatësisht [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. used citric acid and diphenylmethane diisocyanate to compatibilize starch/PCL compound and starch/PBSA compound, respectively, to improve material properties and stability [286, 287].

Vitet e fundit, gjithnjë e më shumë hulumtime janë bërë për komplektimin e niseshtës me polimere natyrale siç janë proteinat, polisaharidet dhe lipidet. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen dhe Zhang et al studiuan vetitë fiziko-kimike të niseshtës/zeinit, niseshtës/proteinës së hirrës dhe komplekseve të niseshtës/xhelatinës, përkatësisht, dhe rezultatet të gjitha rezultatet e mira, të cilat mund të aplikohen në biomaterialet ushqimore dhe kapsulat [52, 52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon dhe Ren et al. studioi transmetimin e dritës, vetitë mekanike, vetitë antibakteriale dhe përqendrimin e kitosanit të filmave të përbërë nga niseshte/kitosan, përkatësisht, dhe shtuar ekstrakte natyrale, polifenole çaji dhe agjentë të tjerë natyrorë antibakterialë për të përmirësuar efektin antibakterial të filmit të përbërë. Rezultatet e hulumtimit tregojnë se filmi i përbërë nga niseshte/chitosan ka potencial të madh në paketimin aktiv të ushqimit dhe mjekësisë [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis, dhe Zhang et al. studioi vetitë e nanokristalëve të niseshtës/celulozës, niseshte/karboksimetilcelulozës, niseshte/metilcelulozës, dhe niseshte/hidroksipropypropylmetilceluloze të përbërë, përkatësisht, dhe aplikacionet kryesore në materialet e paketimit të edicionit/biodegradueshëm [293-295]. Dafe, Jumaidin dhe Lascombes et al. Komponimet e studiuara të niseshtës/çamçakëzave të ushqimit si niseshte/pektin, niseshte/agar dhe niseshte/carrageenan, të përdorura kryesisht në fushën e paketimit të ushqimit dhe ushqimit [296-298]. Karakteristikat fiziko -kimike të niseshtës së tapiokës/vajit të misrit, komplekset e niseshtes/lipideve u studiuan nga Perez, de et al., Kryesisht për të udhëhequr procesin e prodhimit të ushqimeve të ekstruduara [299, 300].

1.3.4.3 Përbërja e hidroksipropil metilcelulozës dhe niseshtesë

At present, there are not many studies on the compound system of HPMC and starch at home and abroad, and most of them are adding a small amount of HPMC into the starch matrix to improve the aging phenomenon of starch. Jimenez et al. used HPMC to reduce the aging of native starch to improve the permeability of starch membranes. Rezultatet treguan se shtimi i HPMC uli plakjen e niseshtës dhe rriti fleksibilitetin e membranës së përbërë. The oxygen permeability of the composite membrane was significantly increased, but the waterproof performance did not. Sa ka ndryshuar [301]. Villacres, Basch et al. Niseshte e përbërë HPMC dhe Tapioca për të përgatitur materiale të paketimit të filmit të përbërë HPMC/niseshte, dhe studiuan efektin plastifikues të glicerinës në filmin e përbërë dhe efektet e sorbateve të kaliumit dhe nisin në vetitë antibakteriale të filmit të përbërë. Rezultatet tregojnë se me rritjen e përmbajtjes së HPMC, moduli elastik dhe forca elastike e filmit të përbërë janë rritur, zgjatja në pushim është ulur, dhe përshkueshmëria e avullit të ujit ka pak efekt; potassium sorbate and nisin can both improve the composite film. The antibacterial effect of two antibacterial agents is better when used together [112, 302]. Ortega-Toro et al. studied the properties of HPMC/starch hot-pressed composite membranes, and studied the effect of citric acid on the properties of composite membranes. The results showed that HPMC was dispersed in the starch continuous phase, and both citric acid and HPMC had an effect on the aging of starch. në një shkallë të caktuar të frenimit [139]. Ayorinde et al. used HPMC/starch composite film for the coating of oral amlodipine, and the results showed that the disintegration time and release rate of the composite film were very good [303].

Zhao Ming et al. studioi efektin e niseshtës në shkallën e mbajtjes së ujit të filmave HPMC, dhe rezultatet treguan se niseshte dhe HPMC kishin një efekt të caktuar sinergjik, i cili rezultoi në një rritje të përgjithshme të shkallës së mbajtjes së ujit [304]. Zhang et al. studioi vetitë e filmit të përbërjes HPMC/HPS dhe vetitë reologjike të zgjidhjes. Rezultatet tregojnë se sistemi i përbërjes HPMC/HPS ka një pajtueshmëri të caktuar, performanca e membranës së përbërë është e mirë, dhe vetitë reologjike të HPS në HPMC kanë një efekt të mirë balancues [305, 306]. Ka pak studime mbi sistemin e kompleksit HPMC/niseshte me përmbajtje të lartë HPMC, dhe shumica e tyre janë në hulumtimin e cekët të performancës, dhe hulumtimi teorik mbi sistemin e përbërjes është relativisht i munguar, veçanërisht xhel i HPMC/HPS të nxehtit të ftohtë të kthyer -fazor xhel i përbërë. Studimet mekanike janë akoma në një gjendje bosh.

1.4 Reologjia e komplekseve polimere

Në procesin e përpunimit të materialeve polimer, rrjedha dhe deformimi do të ndodhë në mënyrë të pashmangshme, dhe reologjia është shkenca që studion ligjet e rrjedhës dhe deformimit të materialeve [307]. Rrjedha është veti e materialeve të lëngëta, ndërsa deformimi është veti e materialeve të ngurta (kristalore). Një krahasim i përgjithshëm i rrjedhjes së lëngut dhe deformimit të ngurtë është si më poshtë:

Në aplikimet praktike industriale të materialeve polimere, viskoziteti dhe viskoelasticiteti i tyre përcaktojnë performancën e tyre të përpunimit. Në procesin e përpunimit dhe formimit, me ndryshimin e shkallës së prerjes, viskoziteti i materialeve polimer mund të ketë një madhësi të madhe prej disa renditjesh. Ndryshimi [308]. Vetitë reologjike si viskoziteti dhe rrallimi me prerje ndikojnë drejtpërdrejt në kontrollin e pompimit, perfuzionit, shpërndarjes dhe spërkatjes gjatë përpunimit të materialeve polimer, dhe janë vetitë më të rëndësishme të materialeve polimer.

1.4.1 Viskoelasticiteti i polimereve

Nën forcën e jashtme, lëngu i polimerit jo vetëm që mund të rrjedhë, por edhe të shfaqë deformim, duke shfaqur një lloj performanca të "viskoelasticitetit" dhe thelbi i tij është bashkëjetesa e "dyfazëve të ngurtë-lëngshëm" [309]. Megjithatë, ky viskoelasticitet nuk është viskoelasticitet linear në deformime të vogla, por viskoelasticitet jolinear ku materiali shfaq deformime të mëdha dhe stres të zgjatur [310].

Tretësira ujore e polisaharidit natyral quhet edhe hidrosol. Në zgjidhjen e holluar, makromolekulat polisaharide janë në formën e mbështjelljeve të ndara nga njëra -tjetra. Kur përqendrimi rritet në një vlerë të caktuar, mbështjelljet makromolekulare ndërhyjnë dhe mbivendosen njëra -tjetrën. Vlera quhet përqendrimi kritik [311]. Nën përqendrimin kritik, viskoziteti i zgjidhjes është relativisht i ulët, dhe nuk ndikohet nga shkalla e qethjes, duke treguar sjelljen e lëngut të Njutonit; Kur arrihet përqendrimi kritik, makromolekulat që fillimisht lëvizin në izolim fillojnë të ngatërrohen me njëri -tjetrin, dhe viskoziteti i zgjidhjes rritet ndjeshëm. rritje [312]; Ndërsa kur përqendrimi tejkalon përqendrimin kritik, rrallimi i qethjes vërehet dhe zgjidhja shfaq sjellje të lëngut jo-Njutian [245].

Disa hidrosole mund të formojnë xhel në kushte të caktuara dhe vetitë e tyre viskoelastike zakonisht karakterizohen nga moduli i ruajtjes G', moduli i humbjes G" dhe varësia e tyre nga frekuenca. Moduli i ruajtjes korrespondon me elasticitetin e sistemit, ndërsa moduli i humbjes korrespondon me viskozitetin e sistemit [311]. Në tretësirat e holluara, nuk ka ngatërrim midis molekulave, kështu që në një gamë të gjerë frekuencash, G′ është shumë më i vogël se G″ dhe tregoi një varësi të fortë nga frekuenca. Meqenëse G′ dhe G″ janë në përpjesëtim me frekuencën ω dhe kuadratik të saj, përkatësisht, kur frekuenca është më e lartë, G′ > G″. Kur përqendrimi është më i lartë se përqendrimi kritik, G′ dhe G″ ende kanë varësi nga frekuenca. Kur frekuenca është më e ulët, G′ <G″, dhe frekuenca rritet gradualisht, të dyja do të kalojnë dhe do të kthehen në G′> në rajonin e frekuencës së lartë G”.

The critical point at which a natural polysaccharide hydrosol transforms into a gel is called the gel point. There are many definitions of gel point, and the most commonly used is the definition of dynamic viscoelasticity in rheology. Kur moduli i ruajtjes G ′ i sistemit është i barabartë me modulin e humbjes G ″, është pika e xhelit, dhe formimi i xhelit G ′> G ″ [312, 313].

Disa molekula natyrale të polisaharideve formojnë lidhje të dobëta, dhe struktura e tyre e xhelit shkatërrohet lehtësisht, dhe G' është pak më e madhe se G”, duke treguar një varësi më të ulët të frekuencës; ndërsa disa molekula natyrore polisakaride mund të formojnë rajone të qëndrueshme ndërlidhëse, të cilat Struktura e xhelit është më e fortë, G′ është shumë më i madh se G″ dhe nuk ka varësi nga frekuenca [311].

1.4.2 Sjellja reologjike e komplekseve polimere

Për një sistem të përbërë plotësisht të pajtueshëm polimer, përbërja është një sistem homogjen, dhe viskoelasticiteti i tij është përgjithësisht shuma e vetive të një polimeri të vetëm, dhe viskoelasticiteti i tij mund të përshkruhet me rregulla të thjeshta empirike [314]. Praktika ka vërtetuar se sistemi homogjen nuk është i favorshëm për përmirësimin e vetive të tij mekanike. Përkundrazi, disa sisteme komplekse me struktura të ndara fazore kanë performancë të shkëlqyeshme [315].

Përputhshmëria e një sistemi përbërës pjesërisht të pajtueshëm do të ndikohet nga faktorë të tillë si raporti i përbërjes së sistemit, shkalla e qethjes, temperatura dhe struktura e përbërësit, duke treguar pajtueshmërinë ose ndarjen e fazës, dhe kalimi nga pajtueshmëria në ndarjen e fazës është i pashmangshëm. duke çuar në ndryshime të rëndësishme në viskelasticitetin e sistemit [316, 317]. Vitet e fundit, ka pasur studime të shumta mbi sjelljen viskoelastike të sistemeve komplekse polimer pjesërisht të pajtueshme. Hulumtimi tregon se sjellja reologjike e sistemit të përbërjes në zonën e pajtueshmërisë paraqet karakteristikat e sistemit homogjen. Në zonën e ndarjes fazore, sjellja reologjike është krejtësisht e ndryshme nga zona homogjene dhe jashtëzakonisht komplekse.

Understanding the rheological properties of the compounding system under different concentrations, compounding ratios, shear rates, temperatures, etc. is of great significance for the correct selection of processing technology, rational design of formulas, strict control of product quality, and appropriate reduction of production konsumi i energjisë. [309]. Për shembull, për materialet e ndjeshme ndaj temperaturës, viskoziteti i materialit mund të ndryshohet duke rregulluar temperaturën. And improve the processing performance; understand the shear thinning zone of the material, select the appropriate shear rate to control the processing performance of the material, and improve the production efficiency.

1.4.3 Faktorët që ndikojnë në vetitë reologjike të përbërjes

1.4.3.1 Përbërja

1.4.3.2 Raporti i sistemit të përbërë

Viskoelasticiteti dhe vetitë mekanike të sistemit të përbërjes polimer do të ndryshojnë ndjeshëm me ndryshimin e raportit të përbërjes. Kjo për shkak se raporti i përbërjes përcakton kontributin e secilit përbërës në sistemin e përbërjes, dhe gjithashtu prek secilin përbërës. Ndërveprimi dhe shpërndarja e fazës. Xie Yajie etj. studioi chitosan/hidroksipropil celulozë dhe zbuloi se viskoziteti i përbërjes u rrit ndjeshëm me rritjen e përmbajtjes së celulozës hidroksipropil [318]. Zhang Yayuan et al. studioi kompleksin e çamçakëzit Xanthan dhe niseshtes së misrit dhe zbuloi se kur raporti i çamçakëzit Xanthan ishte 10%, koeficienti i konsistencës, stresi i rendimentit dhe indeksi i lëngut të sistemit kompleks u rrit ndjeshëm. Natyrisht [319].

1.4.3.3 Shkalla e prerjes

Shumica e lëngjeve polimer janë lëngje pseudoplastike, të cilat nuk përputhen me ligjin e rrjedhjes së Njutonit. Karakteristika kryesore është se viskoziteti është në thelb i pandryshuar nën prerje të ulët, dhe viskoziteti zvogëlohet ndjeshëm me rritjen e shkallës së prerjes [308, 320]. Kurba e rrjedhës së lëngut polimer mund të ndahet afërsisht në tre rajone: rajoni i ulët i Njutonit, rajoni i rrallimit të qethjes dhe rajoni i stabilitetit të qethjes së lartë. Kur shkalla e qethjes ka tendencë në zero, stresi dhe tendosja bëhen lineare, dhe sjellja e rrjedhës së lëngut është e ngjashme me atë të një lëngu të Njutonit. Në këtë kohë, viskoziteti priret në një vlerë të caktuar, e cila quhet viskozitet zero-prerës η0. η0 pasqyron kohën maksimale të relaksimit të materialit dhe është një parametër i rëndësishëm i materialeve polimer, i cili lidhet me peshën mesatare molekulare të polimerit dhe energjinë e aktivizimit të rrjedhjes viskoze. Në zonën e rrallimit të qethjes, viskoziteti gradualisht zvogëlohet me rritjen e shkallës së qethjes, dhe ndodh fenomeni i "rrallimit të qethjes". Kjo zonë është një zonë tipike rrjedhëse në përpunimin e materialeve polimer. Në rajonin e lartë të stabilitetit të qethjes, pasi shkalla e qethjes vazhdon të rritet, viskoziteti ka tendencë në një konstante tjetër, viskoziteti i pafund i qethjes η∞, por ky rajon është zakonisht i vështirë për tu arritur.

1.4.3.4 Temperatura

Temperatura ndikon drejtpërdrejt në intensitetin e lëvizjes termike të rastësishme të molekulave, të cilat mund të ndikojnë ndjeshëm në ndërveprimet ndërmolekulare siç janë difuzioni, orientimi i zinxhirit molekular dhe ngatërrimi. Në përgjithësi, gjatë rrjedhës së materialeve polimer, lëvizja e zinxhirëve molekularë kryhet në segmente; Ndërsa rritet temperatura, vëllimi i lirë rritet, dhe rezistenca e rrjedhës së segmenteve zvogëlohet, kështu që viskoziteti zvogëlohet. Sidoqoftë, për disa polimere, me rritjen e temperaturës, shoqërimi hidrofobik ndodh midis zinxhirëve, kështu që viskoziteti rritet në vend.

Polimere të ndryshëm kanë shkallë të ndryshme të ndjeshmërisë ndaj temperaturës, dhe i njëjti polimer i lartë ka efekte të ndryshme në performancën e mekanizmit të tij në intervale të ndryshme temperaturash.

1.5 Rëndësia kërkimore, qëllimi i kërkimit dhe përmbajtja kërkimore e kësaj teme

1.5.1 Rëndësia e hulumtimit

Although HPMC is a safe and edible material widely used in the field of food and medicine, it has good film-forming, dispersing, thickening, and stabilizing properties. HPMC film also has good transparency, oil barrier properties, and mechanical properties. Sidoqoftë, çmimi i tij i lartë (rreth 100,000/ton) kufizon aplikimin e tij të gjerë, madje edhe në aplikime farmaceutike me vlerë më të lartë siç janë kapsulat. In addition, HPMC is a thermally induced gel, which exists in a solution state with low viscosity at low temperature, and can form a viscous solid-like gel at high temperature, so processing processes such as coating, spraying and dipping must It is carried out at high temperature, resulting in high production energy consumption and high production cost. Properties such as lower viscosity and gel strength of HPMC at low temperatures reduce the processability of HPMC in many applications.

In addition, HPS is a cold gel, which exists in a viscoelastic gel state at low temperature and forms a flowing solution at high temperature. Therefore, adding HPS to HPMC can reduce the gel temperature of HPMC and increase its viscosity at low temperature. dhe forca e xhelit, duke përmirësuar përpunueshmërinë e saj në temperatura të ulëta. Moreover, HPS edible film has good oxygen barrier properties, so adding HPS into HPMC can improve the oxygen barrier properties of edible film.

In summary, the combination of HPMC and HPS: First, it has important theoretical significance. HPMC është një xhel i nxehtë, dhe HPS është një xhel i ftohtë. Duke i bashkuar të dy, ekziston teorikisht një pikë tranzicioni midis xhelave të nxehtë dhe të ftohtë. The establishment of HPMC/HPS cold and hot gel compound system and its mechanism research can provide a new way for the research of this kind of cold and hot reversed-phase gel compound system，established theoretical guidance. Secondly, it can reduce production costs and improve product profits. Përmes kombinimit të HPS dhe HPMC, kostoja e prodhimit mund të zvogëlohet në drejtim të lëndëve të para dhe konsumit të energjisë së prodhimit, dhe fitimi i produktit mund të përmirësohet shumë. Së treti, ai mund të përmirësojë performancën e përpunimit dhe të zgjerojë aplikacionin. Shtimi i HPS mund të rrisë përqendrimin dhe forcën e xhelit të HPMC në temperaturë të ulët, dhe të përmirësojë performancën e tij të përpunimit në temperaturë të ulët. In addition, product performance can be improved. Duke shtuar HPS për të përgatitur filmin e përbërë të ngrënshëm të HPMC/HPS, vetitë e barrierës së oksigjenit të filmit ushqimor mund të përmirësohen.

Përputhshmëria e sistemit të përbërjes polimer mund të përcaktojë drejtpërdrejt morfologjinë mikroskopike dhe vetitë gjithëpërfshirëse të përbërjes, veçanërisht vetitë mekanike. Prandaj, është shumë e rëndësishme të studiohet përputhshmëria e sistemit të përbërjes HPMC/HPS. Të dy HPMC dhe HPS janë polisaharide hidrofile me të njëjtën njësi strukturore-glukozë dhe të modifikuar nga i njëjti grup funksional hidroksipropil, i cili përmirëson shumë përputhshmërinë e sistemit të përbërjes HPMC/HPS. Sidoqoftë, HPMC është një xhel i ftohtë dhe HPS është një xhel i nxehtë, dhe sjellja e kundërt e xhelit të të dyve çon në fenomenin e ndarjes së fazave të sistemit të përbërjes HPMC/HPS. Në përmbledhje, morfologjia fazore dhe tranzicioni fazor i sistemit të përbërë me xhel të ftohtë-të nxehtë HPMC/HPS janë mjaft komplekse, kështu që përputhshmëria dhe ndarja fazore e këtij sistemi do të jenë shumë interesante.

Struktura morfologjike dhe sjellja reologjike e sistemeve komplekse polimer janë të ndërlidhura. Nga njëra anë, sjellja reologjike gjatë përpunimit do të ketë një ndikim të madh në strukturën morfologjike të sistemit; nga ana tjetër, sjellja reologjike e sistemit mund të pasqyrojë me saktësi ndryshimet në strukturën morfologjike të sistemit. Prandaj, është me rëndësi të madhe të studiohen vetitë reologjike të sistemit të komponimit HPMC/HPS për të udhëhequr prodhimin, përpunimin dhe kontrollin e cilësisë.

Vetitë makroskopike si struktura morfologjike, përputhshmëria dhe reologjia e sistemit të komponimeve të xhelit të ftohtë dhe të nxehtë HPMC/HPS janë dinamike dhe ndikohen nga një sërë faktorësh si përqendrimi i tretësirës, ​​raporti i përbërjes, shpejtësia e prerjes dhe temperatura. Marrëdhënia midis strukturës morfologjike mikroskopike dhe vetive makroskopike të sistemit të përbërë mund të rregullohet duke kontrolluar strukturën morfologjike dhe përputhshmërinë e sistemit të përbërë.

1.5.2 Qëllimi i Kërkimit

U ndërtua sistemi i komponimeve të xhelit me fazë të kundërt HPMC/HPS, u studiuan vetitë e tij reologjike dhe u eksploruan efektet e strukturës fizike dhe kimike të përbërësve, raporti i përbërjes dhe kushtet e përpunimit në vetitë reologjike të sistemit. U përgatit filmi i përbërë ushqimor i HPMC/HPS dhe u studiuan vetitë makroskopike si vetitë mekanike, përshkueshmëria e ajrit dhe vetitë optike të filmit, si dhe u hulumtuan faktorët dhe ligjet ndikuese. Studioni në mënyrë sistematike tranzicionin fazor, përputhshmërinë dhe ndarjen fazore të sistemit kompleks të xhelit me fazë të ftohtë dhe të nxehtë HPMC/HPS, eksploroni faktorët dhe mekanizmat e tij ndikues dhe vendosni marrëdhënien midis strukturës morfologjike mikroskopike dhe vetive makroskopike. Struktura morfologjike dhe përputhshmëria e sistemit të përbërë përdoren për të kontrolluar vetitë e materialeve të përbëra.

(1) Construct the HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel compound system, and use a rheometer to study the rheological properties of the compound solution, especially the effects of concentration, compounding ratio and shear rate on the viscosity and flow index of sistemi i përbërjes. The influence and law of rheological properties such as thixotropy and thixotropy were investigated, and the formation mechanism of cold and hot composite gel was preliminarily explored.

(2) U përgatit film i përbërë ushqimor HPMC/HPS dhe u përdor mikroskopi elektronik skanues për të studiuar ndikimin e vetive të qenësishme të secilit komponent dhe raportin e përbërjes në morfologjinë mikroskopike të filmit të përbërë; Testuesi i pasurisë mekanike u përdor për të studiuar vetitë e qenësishme të secilit përbërës, përbërjen e filmit të përbërë ndikimin e raportit dhe lagështisë relative të mjedisit në vetitë mekanike të filmit të përbërë; përdorimi i testuesit të shpejtësisë së transmetimit të oksigjenit dhe spektrofotometrit UV-Vis për të studiuar efektet e vetive të qenësishme të përbërësve dhe raportin e përbërjes në vetitë e transmetimit të oksigjenit dhe dritës të filmit të përbërë. Sistemi i përbërë i nxehtë i xhelit të nxehtë u studiua duke skanuar mikroskopinë e elektroneve, analizën termogravimetrike dhe analizën dinamike termomekanike.

(3) u krijua marrëdhënia midis morfologjisë mikroskopike dhe vetive mekanike të sistemit të përbërë të xhelit inverse të nxehtë HPMC/HPS. Filmi i përbërë ushqimor i HPMC/HPS u përgatit, dhe ndikimi i përqendrimit të përbërjes dhe raportit të përbërjes në shpërndarjen e fazës dhe tranzicionin fazor të mostrës u studiua me anë të mikroskopit optik dhe metodës së ngjyrosjes së jodit; The influence rule of compound concentration and compound ratio on the mechanical properties and light transmission properties of the samples was established. The relationship between the microstructure and mechanical properties of the HPMC/HPS cold-hot inverse gel composite system was investigated.

(4) Efektet e shkallës së zëvendësimit të HPS në vetitë reologjike dhe vetitë e xhelit të sistemit të përbërë xhel me fazë të kundërt HPMC/HPS të ftohtë-të nxehtë. Efektet e shkallës së zëvendësimit të HPS, shpejtësisë së prerjes dhe temperaturës në viskozitetin dhe vetitë e tjera reologjike të sistemit të përbërjes, si dhe pika e tranzicionit të xhelit, varësia nga frekuenca e modulit dhe vetitë e tjera të xhelit dhe ligjet e tyre u studiuan duke përdorur një reometër. Shpërndarja e fazës e varur nga temperatura dhe tranzicioni fazor i mostrave u studiuan me ngjyrosje me jod dhe u përshkrua mekanizmi i xhelatimit të sistemit kompleks të xhelit të fazës së kundërt HPMC/HPS të ftohtë-të nxehtë.

(5) Effects of chemical structure modification of HPS on macroscopic properties and compatibility of HPMC/HPS cold-hot reversed-phase gel composite system. Filmi i përbërë i ngrënshëm i HPMC/HPS u përgatit, dhe efekti i shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPS në strukturën kristal dhe strukturën mikro-domain të filmit të përbërë u studiua nga teknologjia e shpërndarjes me rreze të vogël me rreze sinkrotron. Ligji i ndikimit të shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS në vetitë mekanike të membranës së përbërë u studiua nga Testuesi i Pronave Mekanike; the influence law of HPS substitution degree on the oxygen permeability of composite membrane was studied by oxygen permeability tester; the HPS hydroxypropyl Influence of group substitution degree on thermal stability of HPMC/HPS composite films.

Kapitulli 2 Studimi reologjik i sistemit të përbërjes HPMC/HPS

Filmat e ngrënshëm me bazë polimer natyror mund të përgatiten me një metodë relativisht të thjeshtë të lagësht [321]. Së pari, polimeri shpërndahet ose shpërndahet në fazën e lëngshme për të përgatitur një pezullim të lëngshëm të formimit të filmit ose formimin e filmit, dhe më pas përqendrohet duke hequr tretësin. Këtu, operacioni zakonisht kryhet duke tharë në një temperaturë pak më të lartë. Ky proces përdoret zakonisht për të prodhuar filma të ngrënshëm të paketuar, ose për të veshur produktin direkt me një zgjidhje për formimin e filmit duke zhytur, larur ose spërkatje. Dizajni i përpunimit të filmit ushqimor kërkon përvetësimin e të dhënave të sakta reologjike të lëngut të formimit të filmit, i cili ka një rëndësi të madhe për kontrollin e cilësisë së produktit të filmave dhe veshjeve të paketimit ushqimor [322].

HPMC is a thermal adhesive, which forms a gel at high temperature and is in a solution state at low temperature. This thermal gel property makes its viscosity at low temperature very low, which is not conducive to the specific production processes such as dipping, brushing and dipping. Operacioni, duke rezultuar në përpunueshmëri të dobët në temperatura të ulëta. Në të kundërt, HPS është një xhel i ftohtë, një gjendje xhel viskoze në temperaturë të ulët dhe një temperaturë e lartë. Një gjendje e ulët e zgjidhjes së viskozitetit. Therefore, through the combination of the two, the rheological properties of HPMC such as viscosity at low temperature can be balanced to a certain extent.

Ky kapitull përqendrohet në efektet e përqendrimit të zgjidhjes, raportin e kompleksit dhe temperaturën në vetitë reologjike siç janë viskoziteti i rrjedhës zero, indeksi i rrjedhës dhe thixotropia e sistemit të përbërjes së xhelit inverse të nxehtë të nxehtë HPMC/HPS. Rregulli i shtimit përdoret për të diskutuar paraprakisht pajtueshmërinë e sistemit të përbërjes.

2.2 Metoda eksperimentale

2.2.1 Përgatitja e tretësirës së komponimit HPMC/HPS

2.2.2 Vetitë reologjike të sistemit të përbërjes HPMC/HPS

2.2.2.1 Parimi i analizës reologjike

The rotational rheometer is equipped with a pair of up and down parallel clamps, and simple shear flow can be realized through the relative motion between the clamps. The rheometer can be tested in step mode, flow mode and oscillation mode: in step mode, the rheometer can apply transient stress to the sample, which is mainly used to test the transient characteristic response and steady-state time of the sample. Vlerësimi dhe përgjigja viskoelastike siç janë relaksimi i stresit, zvarritja dhe rikuperimi; in flow mode, the rheometer can apply linear stress to the sample, which is mainly used to test the dependence of the viscosity of the sample on shear rate and the dependence of viscosity on temperature and thixotropy; in oscillation mode, the rheometer can generate sinusoidal alternating oscillating stress, which is mainly used for the determination of the linear viscoelastic region, thermal stability evaluation and gelation temperature of the sample.

2.2.2.2 Metoda e provës së modalitetit të rrjedhës

Është përdorur një pajisje paralele pllake me një diametër prej 40 mm, dhe hapësira e pllakave është vendosur në 0,5 mm.

1. Viskoziteti ndryshon me kohën. Temperatura e provës ishte 25 ° C, shkalla e qethjes ishte 800 S-1, dhe koha e provës ishte 2500 s.

2. Viskoziteti ndryshon me shkallën e qethjes. Temperatura e provës 25 ° C, shkalla e para-qethjes 800 S-1, koha e para-qethjes 1000 s; Shkalla e qethjes 10²-10³s.

Stresi i prerjes (τ ) dhe shpejtësia e prerjes (γ) ndjekin ligjin e fuqisë Ostwald-de Waele:

̇τ=K.γ n (2-1)

ku τ është sforcimi i prerjes, Pa;

n është indeksi i likuiditetit;

K është koeficienti i viskozitetit, Pa·sn.

ŋ) e tretësirës së polimerit dhe shpejtësia e prerjes (γ) mund të përshtaten nga moduli i karrenit:

Mes tyre,ŋ0viskoziteti i prerjes, Pa s;

ŋ∞është viskoziteti i prerjes së pafundme, Pa s;

λis koha e relaksimit, s;

n është indeksi i hollimit të prerjes;

3. Metoda e provës së thixotropisë me tre faza. Temperatura e provës është 25 ° C, a. The stationary stage, the shear rate is 1 s-1, and the test time is 50 s; b. The shear stage, the shear rate is 1000 s-1, and the test time is 20 s; c. The structure recovery process , the shear rate is 1 s-1, and the test time is 250 s.

Në procesin e rikuperimit të strukturës, shkalla e rikuperimit të strukturës pas një kohe të ndryshme rikuperimi shprehet me shkallën e rikuperimit të viskozitetit:

Dsr = ŋt ⁄ ŋ╳100%

Mes tyre,ŋt është viskoziteti në kohën e rikuperimit strukturor TS, PA S;

hŋështë viskoziteti në fund të fazës së parë, pa s.

2.3 Rezultatet dhe diskutimi

2.3.1 Efekti i kohës së prerjes në vetitë reologjike të sistemit të përbërjes

Me një ritëm të vazhdueshëm të qethjes, viskoziteti i dukshëm mund të tregojë tendenca të ndryshme me rritjen e kohës së qethjes. Figura 2-1 tregon një kurbë tipike të viskozitetit përkundrejt kohës në një sistem të përbërë HPMC/HPS. Nga figura mund të shihet se me shtrirjen e kohës së qethjes, viskoziteti i dukshëm zvogëlohet vazhdimisht. Kur koha e qethjes arrin rreth 500 s, viskoziteti arrin një gjendje të qëndrueshme, gjë që tregon se viskoziteti i sistemit të kompleksit nën qethjen me shpejtësi të lartë ka një vlerë të caktuar. Vartësia e kohës, d.m.th., thixotropia është e ekspozuar brenda një intervali kohor të caktuar.

Prandaj, kur studioni ligjin e variacionit të viskozitetit të sistemit të kompleksit me shkallën e qethjes, përpara testit të qethjes së qëndrueshme të qëndrueshme, kërkohet një periudhë e caktuar e prerjes paraprake me shpejtësi të lartë për të eleminuar ndikimin e thixotropisë në sistemin e kompleksit . Kështu, është marrë ligji i ndryshimit të viskozitetit me shkallën e qethjes si një faktor i vetëm. Në këtë eksperiment, viskoziteti i të gjitha mostrave arriti në një gjendje të qëndrueshme para 1000 s me një normë të lartë qethjeje prej 800 1/s me kohën, e cila nuk është komplotuar këtu. Prandaj, në hartimin e ardhshëm eksperimental, para-qethjes për 1000 s me një normë të lartë të qethjes prej 800 1/s u miratua për të eleminuar efektin e thixotropisë së të gjitha mostrave.

2.3.2 Efekti i përqendrimit në vetitë reologjike të sistemit të kompleksit

Në përgjithësi, viskoziteti i zgjidhjeve polimer rritet me rritjen e përqendrimit të zgjidhjes. Figura 2-2 tregon efektin e përqendrimit në varësinë e shkallës së qethjes së viskozitetit të formulimeve HPMC/HPS. Nga figura, ne mund të shohim se në të njëjtën normë qethjeje, viskoziteti i sistemit të përbërjes rritet gradualisht me rritjen e përqendrimit të zgjidhjes. Viskoziteti i zgjidhjeve të përbërjes HPMC/HPS me përqendrime të ndryshme u ul gradualisht me rritjen e shkallës së qethjes, duke treguar fenomen të dukshëm të rrallimit të qethjes, i cili tregoi se zgjidhjet e përbërjes me përqendrime të ndryshme i përkisnin lëngjeve pseudoplastike. Sidoqoftë, varësia e shkallës së qethjes së viskozitetit tregoi një prirje të ndryshme me ndryshimin e përqendrimit të zgjidhjes. Kur përqendrimi i zgjidhjes është i ulët, fenomeni i rrallimit të qethjes së zgjidhjes së përbërë është i vogël; Me rritjen e përqendrimit të zgjidhjes, fenomeni i rrallimit të qethjes së zgjidhjes së përbërë është më i dukshëm.

Lakoret e shkallës së prerjes së viskozitetit të sistemit të kompleksit në përqendrime të ndryshme ishin të pajisura nga modeli i carren, dhe viskoziteti zero me qethje të zgjidhjes së përbërjes ishte ekstrapoluar (0.9960 <r₂ <0.9997). Efekti i përqendrimit në viskozitetin e tretësirës së përbërjes mund të studiohet më tej duke studiuar marrëdhënien midis viskozitetit të prerjes zero dhe përqendrimit. Nga Figura 2-3, mund të shihet se marrëdhënia midis viskozitetit të prerjes zero dhe përqendrimit të tretësirës së përbërjes ndjek një ligj të fuqisë:

ku k dhe m janë konstante.

Në koordinatën logaritmike të dyfishtë, në varësi të madhësisë së pjerrësisë m, shihet se varësia nga përqendrimi paraqet dy prirje të ndryshme. Sipas teorisë Dio-Edwards, në përqendrim të ulët, pjerrësia është më e lartë (m = 11.9, R2 = 0.9942), e cila i përket tretësirës së holluar; ndërsa në përqendrim të lartë, pjerrësia është relativisht e ulët (m = 2,8, R2 = 0,9822), e cila i përket tretësirës së nënpërqendruar. Prandaj, përqendrimi kritik C* i sistemit të përbërjes mund të përcaktohet të jetë 8% përmes kryqëzimit të këtyre dy rajoneve. Sipas marrëdhënieve të përbashkëta midis gjendjeve të ndryshme dhe përqendrimeve të polimereve në tretësirë, propozohet modeli i gjendjes molekulare të sistemit të përbërjes HPMC/HPS në tretësirën me temperaturë të ulët, siç tregohet në figurën 2-3.

HPS është një xhel i ftohtë, është një gjendje xhel në temperaturë të ulët, dhe është një gjendje zgjidhjeje në temperaturë të lartë. At the test temperature (25 °C), HPS is a gel state, as shown in the blue network area in the figure; on the contrary, HPMC is a hot gel, At the test temperature, it is in a solution state, as shown in the red line molecule.

In the dilute solution of C < C*, the HPMC molecular chains mainly exist as independent chain structures, and the excluded volume makes the chains separate from each other; Për më tepër, faza e xhelit HPS bashkëvepron me disa molekula HPMC për të formuar një tërësi formën dhe zinxhirët molekularë të pavarur HPMC ekzistojnë veçmas nga njëri-tjetri, siç tregohet në figurën 2-2A.

Me përqendrimin në rritje, distanca midis zinxhirëve molekularë të pavarur dhe rajoneve fazore gradualisht u ul. When the critical concentration C* is reached, the HPMC molecules interacting with the HPS gel phase gradually increase, and the independent HPMC molecular chains begin to connect with each other, forming the HPS phase as the gel center, and the HPMC molecular chains are intertwined dhe të lidhur me njëri -tjetrin. Gjendja e mikrogelit është treguar në figurën 2-2b.

Me rritjen e mëtejshme të përqendrimit, c> c*, distanca midis fazave të xhelit HPS është zvogëluar më tej, dhe zinxhirët polimer të ngatërruar HPMC dhe rajoni i fazës HPS bëhen më komplekse dhe ndërveprimi është më intensiv, kështu që zgjidhja shfaq sjellje Ngjashëm me atë të polimerit shkrihet, siç tregohet në Figurën 2-2C.

2.3.2.2 Efekti i përqendrimit në sjelljen e lëngut të sistemit të përbërë

Ligji i fuqisë Ostwald-de Waele (shih formulën (2-1)) përdoret për të përshtatur kurbat e stresit të prerjes dhe shpejtësisë së prerjes (nuk tregohen në tekst) të sistemit të përbërjes me përqendrime të ndryshme, dhe indeksin e rrjedhës n dhe koeficientin e viskozitetit K mund të merret. , rezultati i përshtatjes është siç tregohet në tabelën 2-1.

Tabela 2-1 Indeksi i sjelljes së rrjedhës (n) dhe indeksi i konsistencës së lëngut (K) i tretësirës HPS/HPMC me përqendrime të ndryshme në 25 °C

Eksponenti i rrjedhës së lëngut të Njutonit është n = 1, eksponenti i rrjedhës së lëngut pseudoplastik është n <1, dhe më i largët N devijon nga 1, aq më i fortë është pseudoplastiteti i lëngut, dhe eksponenti i rrjedhës së lëngut dilatant është n> 1. Nga Tabela 2-1 mund të shihet se vlerat N të zgjidhjeve të përbërjes me përqendrime të ndryshme janë të gjitha më pak se 1, duke treguar që zgjidhjet e përbërjes janë të gjitha lëngje pseudoplastike. Në përqendrime të ulëta, vlera n e tretësirës së rindërtuar është afër 0, gjë që tregon se tretësira e përbërjes me përqendrim të ulët është afër lëngut Njutonian, sepse në tretësirën e përbërjes me përqendrim të ulët, zinxhirët polimer ekzistojnë të pavarur nga njëri-tjetri. Me rritjen e përqendrimit të zgjidhjes, vlera N e sistemit të përbërjes u ul gradualisht, gjë që tregoi se rritja e përqendrimit përmirësoi sjelljen pseudoplastike të zgjidhjes së përbërjes. Ndërveprime të tilla si ngatërrimi ndodhën midis dhe me fazën HPS, dhe sjellja e saj e rrjedhës ishte më afër asaj të shkrirjeve të polimerit.

Në përqendrim të ulët, koeficienti i viskozitetit K i sistemit të përbërjes është i vogël (C < 8%, K < 1 Pa·sn), dhe me rritjen e përqendrimit, vlera K e sistemit të përbërjes rritet gradualisht, gjë që tregon se viskoziteti i Sistemi i përbërë u ul, i cili është në përputhje me varësinë e përqendrimit të viskozitetit zero të qethjes.

2.3.3 Ndikimi i raportit të përbërjes në vetitë reologjike të sistemit të përbërjes

Fig. 2-4 Viskoziteti kundrejt shkallës së prerjes së tretësirës HPMC/HPS me raport të ndryshëm përzierjeje në 25 °C

Tabela 2-2 Indeksi i sjelljes së rrjedhës (N) dhe indeksi i konsistencës së lëngjeve (K) të zgjidhjes HPS/HPMC me raport të ndryshëm të përzierjes në 25 °

Figurat 2-4 tregojnë efektin e raportit të përbërjes në varësinë e shkallës së qethjes së viskozitetit të zgjidhjes së përbërjes HPMC/HPS. Nga figura mund të shihet se viskoziteti i sistemit të përbërjes me përmbajtje të ulët të HPS (HPS <20%) nuk ndryshon ndjeshëm me rritjen e shkallës së qethjes, kryesisht sepse në sistemin e përbërë me përmbajtje të ulët të HPS, HPMC në gjendje zgjidhjeje Në temperaturë të ulët është faza e vazhdueshme; Viskoziteti i sistemit të përbërë me përmbajtje të lartë HPS gradualisht zvogëlohet me rritjen e shkallës së qethjes, duke treguar fenomen të dukshëm të rrallimit të qethjes, që tregon se zgjidhja e përbërjes është lëng pseudoplastik. Në të njëjtën shkallë të qethjes, viskoziteti i zgjidhjes së përbërjes rritet me rritjen e përmbajtjes së HPS, e cila është kryesisht sepse HPS është në një gjendje xhel më viskoze në temperaturë të ulët.

Përdorimi i ligjit të energjisë Ostwald-de Waele (shiko formulën (2-1)) për t'iu përshtatur kthesave të shkallës së qethjes së qethjes (nuk tregohet në tekst) të sistemeve të përbërjes me raporte të ndryshme të përbëra, eksponentin e rrjedhës N dhe koeficientin e viskozitetit K, rezultatet e përshtatshme janë paraqitur në Tabelën 2-2. Nga tabela mund të shihet se 0.9869 <R2 <0.9999, rezultati i përshtatshëm është më i mirë. Indeksi i rrjedhës N të sistemit të përbërë zvogëlohet gradualisht me rritjen e përmbajtjes së HPS, ndërsa koeficienti i viskozitetit K tregon një prirje gradualisht në rritje me rritjen e përmbajtjes së HPS, duke treguar që shtimi i HPS e bën zgjidhjen e përbërjes më të piskuruar dhe të vështirë për t’u rrjedhur . Kjo prirje është në përputhje me rezultatet e hulumtimit të Zhang, por për të njëjtin raport të përbërë, vlera N e zgjidhjes së përbërë është më e lartë se rezultati i Zhang [305], i cili është kryesisht për shkak se pre-qethja u krye në këtë eksperiment për të eleminuar efektin e thixotropy është eleminuar; Rezultati Zhang është rezultat i veprimit të kombinuar të thixotropisë dhe shkallës së qethjes; Ndarja e këtyre dy metodave do të diskutohet në detaje në Kapitullin 5.

2.3.3.1 Ndikimi i raportit të përbërjes në viskozitetin zero të qethjes së sistemit të kompleksit

Marrëdhënia midis vetive reologjike të sistemit të kompleksit polimer homogjen dhe vetive reologjike të përbërësve në sistem përputhet me rregullin e përmbledhjes logaritmike. Për një sistem të përbërë me dy përbërës, marrëdhënia midis sistemit të përbërjes dhe secilit përbërës mund të shprehet me ekuacionin e mëposhtëm:

Midis tyre, F është parametri i vetive reologjike të sistemit kompleks;

F1, F2 janë parametrat reologjikë të përbërësit 1 dhe përbërësit 2, përkatësisht;

∅1 dhe ∅2 janë fraksionet masive të komponentit 1 dhe komponentit 2, përkatësisht, dhe ∅1 ∅2 .

Prandaj, viskoziteti zero me qethje të sistemit të kompleksit pas bashkimit me raporte të ndryshme të përbërjes mund të llogaritet sipas parimit të përmbledhjes logaritmike për të llogaritur vlerën përkatëse të parashikuar. Vlerat eksperimentale të zgjidhjeve të kompleksit me raporte të ndryshme të përbëra u ekstrapoluan nga montimi i karrenit të kurbës së shkallës së prerjes së viskozitetit. Vlera e parashikuar e viskozitetit të qethjes zero të sistemit të përbërjes HPMC/HPS me raporte të ndryshme të përbërjes është krahasuar me vlerën eksperimentale, siç tregohet në figurën 2-5.

The dotted line part in the figure is the predicted value of the zero shear viscosity of the compound solution obtained by the logarithmic sum rule, and the dotted line graph is the experimental value of the compound system with different compounding ratios. Nga figura mund të shihet se vlera eksperimentale e zgjidhjes së përbërjes tregon një devijim të caktuar pozitiv-negativ në lidhje me rregullin e kompleksit, duke treguar që sistemi i përbërjes nuk mund të arrijë pajtueshmërinë termodinamike, dhe sistemi i përbërë është një shpërndarje e vazhdueshme fazore në në temperaturë të ulët strukturën "det-ishull" të sistemit dyfazor; dhe me uljen e vazhdueshme të raportit të përbërjes HPMC/HPS, faza e vazhdueshme e sistemit të përbërjes ndryshoi pas raportit të kompleksit ishte 4: 6. Kapitulli diskuton në detaje hulumtimin në detaje.

Mund të shihet qartë nga figura se kur raporti i përbërjes HPMC/HPS është i madh, sistemi i përbërjes ka një devijim negativ, i cili mund të jetë për shkak se HPS me viskozitet të lartë shpërndahet në gjendjen e fazës së shpërndarë në viskozitetin e ulët HPMC Faza e Vazhdueshme e Mesme e Fazës së Vazhdueshme . Me rritjen e përmbajtjes së HPS, ka një devijim pozitiv në sistemin e përbërë, që tregon se kalimi i vazhdueshëm i fazës ndodh në sistemin e përbërë në këtë kohë. HPS me viskozitet të lartë bëhet faza e vazhdueshme e sistemit kompleks, ndërsa HPMC shpërndahet në fazën e vazhdueshme të HPS në një gjendje më uniforme.

2.3.3.2 Ndikimi i raportit të përbërjes në sjelljen e lëngjeve të sistemit të përbërjes

Figurat 2-6 tregojnë indeksin e rrjedhës N të sistemit të përbërë si një funksion i përmbajtjes së HPS. Meqenëse indeksi i rrjedhës n është i pajisur nga një koordinatë logarithmike, n këtu është një shumë lineare. Nga figura mund të shihet se me rritjen e përmbajtjes së HPS, indeksi i rrjedhës N të sistemit të përbërjes gradualisht zvogëlohet, duke treguar që HPS zvogëlon vetitë e lëngut Njutoni të zgjidhjes së përbërjes dhe përmirëson sjelljen e tij të lëngut pseudoplastik. Pjesa e poshtme është gjendja e xhelit me viskozitet më të lartë. Nga figura mund të shihet gjithashtu se marrëdhënia midis indeksit të rrjedhës së sistemit të përbërjes dhe përmbajtjes së HPS përputhet me një marrëdhënie lineare (R2 është 0.98062), kjo tregon se sistemi i përbërjes ka pajtueshmëri të mirë.

2.3.3.3 Ndikimi i raportit të përbërjes në koeficientin e viskozitetit të sistemit të përbërjes

Figura 2-7 tregon koeficientin e viskozitetit k të zgjidhjes së përbërë si një funksion i përmbajtjes së HPS. Nga figura mund të shihet se vlera k e HPMC e pastër është shumë e vogël, ndërsa vlera k e HPS e pastër është më e madhja, e cila lidhet me vetitë e xhelit të HPMC dhe HPS, të cilat janë në zgjidhje dhe shtete xhel përkatësisht në në temperaturë e ulët. When the content of the low-viscosity component is high, that is, when the content of HPS is low, the viscosity coefficient of the compound solution is close to that of the low-viscosity component HPMC; Ndërsa kur përmbajtja e përbërësit të viskozitetit të lartë është e lartë, vlera k e zgjidhjes së përbërjes rritet me rritjen e përmbajtjes së HPS u rrit ndjeshëm, gjë që tregoi se HPS rriti viskozitetin e HPMC në temperaturë të ulët. Kjo kryesisht pasqyron kontributin e viskozitetit të fazës së vazhdueshme në viskozitetin e sistemit të përbërjes. Në raste të ndryshme kur përbërësi me viskozitet të ulët është faza e vazhdueshme dhe përbërësi i viskozitetit të lartë është faza e vazhdueshme, kontributi i viskozitetit të fazës së vazhdueshme në viskozitetin e sistemit të përbërjes është padyshim i ndryshëm. Kur HPMC me viskozitet të ulët është faza e vazhdueshme, viskoziteti i sistemit të përbërë pasqyron kryesisht kontributin e viskozitetit të fazës së vazhdueshme; Dhe kur HPS me viskozitet të lartë është faza e vazhdueshme, HPMC si fazë e shpërndarë do të zvogëlojë viskozitetin e HPS me viskozitet të lartë. efekt.

2.3.4 Tixotropia

Thixotropia mund të përdoret për të vlerësuar qëndrueshmërinë e substancave ose sistemeve të shumta, sepse thixotropia mund të marrë informacion mbi strukturën e brendshme dhe shkallën e dëmtimit nën forcën e prerjes [323-325]. Thixotropia mund të lidhet me efektet e përkohshme dhe historinë e qethjes që çon në ndryshime mikrostrukturore [324, 326]. Metoda thixotropike me tre faza u përdor për të studiuar efektin e raporteve të ndryshme të përbërjes në vetitë thixotropike të sistemit të kompleksit. Siç shihet nga figurat 2-5, të gjitha mostrat shfaqën shkallë të ndryshme të thixotropisë. At low shear rates, the viscosity of the compound solution increased significantly with the increase of HPS content, which was consistent with the change of zero-shear viscosity with HPS content.

Shkalla e rimëkëmbjes strukturore DSR e mostrave të përbërë në kohë të ndryshme të rikuperimit llogaritet me formulën (2-3), siç tregohet në Tabelën 2-1. Nëse DSR <1, mostra ka rezistencë të ulët të qethjes, dhe mostra është thixotropike; Në të kundërt, nëse DSR> 1, mostra ka anti-tixotropi. From the table, we can see that the DSR value of pure HPMC is very high, almost 1, this is because the HPMC molecule is a rigid chain, and its relaxation time is short, and the structure is recovered quickly under high shear force. Vlera DSR e HPS është relativisht e ulët, e cila konfirmon vetitë e saj të forta thixotropike, kryesisht sepse HPS është një zinxhir fleksibël dhe koha e tij e relaksimit është e gjatë. Struktura nuk u shërua plotësisht brenda kornizës kohore të testimit.

For the compound solution, in the same recovery time, when the HPMC content is greater than 70%, the DSR decreases rapidly with the increase of the HPS content, because the HPS molecular chain is a flexible chain, and the number of rigid molecular chains Në sistemin e përbërë rritet me shtimin e HPS. Nëse është zvogëluar, koha e relaksimit të segmentit të përgjithshëm molekular të sistemit të përbërjes është zgjatur, dhe thixotropia e sistemit të përbërjes nuk mund të rikuperohet shpejt nën veprimin e qethjes së lartë. Kur përmbajtja e HPMC është më pak se 70%, DSR rritet me rritjen e përmbajtjes së HPS, gjë që tregon se ekziston një ndërveprim midis zinxhirëve molekularë të HPS dhe HPMC në sistemin e përbërjes, gjë që përmirëson ngurtësinë e përgjithshme të molekulës Segmentet në sistemin e kompleksit dhe shkurton kohën e relaksimit të sistemit të përbërjes është zvogëluar, dhe thixotropia është zvogëluar.

Për më tepër, vlera DSR e sistemit të komponuar ishte dukshëm më e ulët se ajo e HPMC e pastër, gjë që tregoi se tiksotropia e HPMC u përmirësua ndjeshëm nga përbërja. Vlerat DSR të shumicës së mostrave në sistemin e përbërjes ishin më të mëdha se ato të HPS të pastër, duke treguar se stabiliteti i HPS ishte përmirësuar në një masë të caktuar.

Nga tabela mund të shihet gjithashtu se në kohë të ndryshme të rikuperimit, vlerat e DSR tregojnë të gjitha pikën më të ulët kur përmbajtja e HPMC është 70%, dhe kur përmbajtja e niseshtës është më e madhe se 60%, vlera DSR e kompleksit është më e lartë se atë të HPS të pastër. Vlerat e DSR brenda 10 s nga të gjitha mostrat janë shumë afër vlerave përfundimtare të DSR, gjë që tregon se struktura e sistemit të përbërë në thelb përfundoi shumicën e detyrave të rimëkëmbjes së strukturës brenda 10 s. Vlen të përmendet se mostrat e përbërë me përmbajtje të lartë të HPS treguan një prirje të rritjes në fillim dhe më pas duke u zvogëluar me zgjatjen e kohës së rikuperimit, gjë që tregoi se mostrat e përbëra gjithashtu treguan një shkallë të caktuar të thixotropisë nën veprimin e qethjes së ulët, dhe struktura e tyre më e paqëndrueshme.

The qualitative analysis of the three-stage thixotropy is consistent with the reported thixotropic ring test results, but the quantitative analysis results are inconsistent with the thixotropic ring test results. Thixotropia e sistemit të përbërjes HPMC/HPS u mat me metodën e unazës thixotropike me rritjen e përmbajtjes së HPS [305]. Degjenerimi së pari u ul dhe më pas u rrit. Testi i unazës thixotropic mund të spekulojë vetëm ekzistencën e fenomenit thixotropik, por nuk mund ta konfirmojë atë, sepse unaza thixotropike është rezultat i veprimit të njëkohshëm të kohës së qethjes dhe shkallës së qethjes [325-327].

2.4 Përmbledhje e këtij kapitulli

Në këtë kapitull, xheli termik HPMC dhe xhel i ftohtë HPS u përdorën si lëndët e para kryesore për të ndërtuar një sistem të përbërë dyfazor të xhelit të ftohtë dhe të nxehtë. Ndikimi i vetive reologjike si viskoziteti, modeli i rrjedhjes dhe tiksotropia. Sipas marrëdhënieve të përbashkëta ndërmjet gjendjeve të ndryshme dhe përqendrimeve të polimereve në tretësirë, propozohet modeli i gjendjes molekulare të sistemit të përbërjes HPMC/HPS në tretësirën me temperaturë të ulët. Sipas parimit të përmbledhjes logaritmike të vetive të përbërësve të ndryshëm në sistemin e kompleksit, u studiua përputhshmëria e sistemit të përbërjes. Gjetjet kryesore janë si më poshtë:

1. Mostrat e përbëra me përqendrime të ndryshme treguan të gjitha një shkallë të caktuar të hollimit me prerje, dhe shkalla e hollimit të prerjes u rrit me rritjen e përqendrimit.
2. Me rritjen e përqendrimit, indeksi i rrjedhës së sistemit të përbërjes u ul, dhe viskoziteti i rreptë zero dhe koeficienti i viskozitetit u rrit, duke treguar që sjellja e ngurtë e sistemit të përbërjes ishte përmirësuar.
3. Ekziston një përqendrim kritik (8%) në sistemin e përbërjes HPMC/HPS, nën përqendrimin kritik, zinxhirët molekularë HPMC dhe rajoni i fazës së xhelit HPS në zgjidhjen e përbërë ndahen nga njëra -tjetra dhe ekzistojnë në mënyrë të pavarur; when the critical concentration is reached, in the compound solution A microgel state is formed with the HPS phase as the gel center, and the HPMC molecular chains are intertwined and connected to each other; above the critical concentration, the crowded HPMC macromolecular chains and their intertwining with the HPS phase region are more complex, and the interaction is more complex. Më intensive, kështu që zgjidhja sillet si një polimer i shkrirë.
4. Raporti i bashkimit ka një ndikim të rëndësishëm në vetitë reologjike të zgjidhjes së përbërjes HPMC/HPS. Me rritjen e përmbajtjes së HPS-së, fenomeni i rrallimit të prerjes së sistemit të përbërjes është më i dukshëm, indeksi i rrjedhës zvogëlohet gradualisht, dhe viskoziteti zero-prerës dhe koeficienti i viskozitetit rriten gradualisht. rritet, duke treguar që sjellja e ngurtë e kompleksit është përmirësuar ndjeshëm.
5. Viskoziteti me qethje zero të sistemit të përbërjes shfaq një devijim të caktuar pozitiv-negativ në lidhje me rregullin e përmbledhjes logaritmike. Sistemi i përbërjes është një sistem dyfazor me një strukturë të vazhdueshme të fazës së shpërndarë në fazë "të detit-ishullit" në temperaturë të ulët, dhe, ndërsa raporti i përbërjes HPMC/HPS u ul pas 4: 6, faza e vazhdueshme e sistemit të përbërjes ndryshoi.
6. Ekziston një lidhje lineare midis indeksit të rrjedhës dhe raportit të përbërjes së tretësirave të përbëra me raporte të ndryshme të përbërjes, gjë që tregon se sistemi i përbërjes ka përputhshmëri të mirë.
7. Për sistemin e përbërjes HPMC/HPS, kur komponenti me viskozitet të ulët është faza e vazhdueshme dhe komponenti me viskozitet të lartë është faza e vazhdueshme, kontributi i viskozitetit të fazës së vazhdueshme në viskozitetin e sistemit të përbërjes është dukshëm i ndryshëm. Kur HPMC me viskozitet të ulët është faza e vazhdueshme, viskoziteti i sistemit të përbërjes kryesisht pasqyron kontributin e viskozitetit të fazës së vazhdueshme; Ndërsa kur HPS me viskozitet të lartë është faza e vazhdueshme, HPMC si faza e shpërndarjes do të zvogëlojë viskozitetin e HPS me viskozitet të lartë. efekt.
8. Thixotropia me tre faza u përdor për të studiuar efektin e raportit të përbërjes në thixotropy të sistemit të përbërë. Tixotropia e sistemit të komponuar tregoi një tendencë të fillimit në rënie dhe më pas në rritje me uljen e raportit të përbërjes HPMC/HPS.
9. Rezultatet e mësipërme eksperimentale tregojnë se përmes bashkimit të HPMC dhe HPS, vetitë reologjike të dy përbërësve, të tilla si viskoziteti, fenomeni i rrallimit të qethjes dhe thiksotropia, janë ekuilibruar në një farë mase.

Kapitulli 3 Përgatitja dhe vetitë e filmave të përbërë ushqimor HPMC/HPS

Përbërja e polimerit është mënyra më efektive për të arritur komplementarinë e performancës shumë-përbërëse, për të zhvilluar materiale të reja me performancë të shkëlqyeshme, për të zvogëluar çmimet e produktit dhe për të zgjeruar gamën e aplikimit të materialeve [240-242, 328]. Pastaj, për shkak të disa ndryshimeve të strukturës molekulare dhe entropisë konformuese midis polimereve të ndryshme, shumica e sistemeve të kompleksit polimer janë të papajtueshëm ose pjesërisht të pajtueshëm [11, 12]. Karakteristikat mekanike dhe vetitë e tjera makroskopike të sistemit të kompleksit polimer janë të lidhura ngushtë me vetitë fiziko -kimike të secilit përbërës, raportin e përbërjes së secilit përbërës, pajtueshmërinë midis përbërësve dhe strukturën e brendshme mikroskopike dhe faktorët e tjerë [240, 329].

From the chemical structure point of view, both HPMC and HPS are hydrophilic curdlan, have the same structural unit – glucose, and are modified by the same functional group – hydroxypropyl group, so HPMC and HPS should have a good phase. Kapacitet. However, HPMC is a thermally induced gel, which is in a solution state with very low viscosity at low temperature, and forms a colloid at high temperature; HPS is a cold-induced gel, which is a low temperature gel and is in a solution state at high temperature; the gel conditions and behavior are completely opposite. The compounding of HPMC and HPS is not conducive to the formation of a homogeneous system with good compatibility. Taking into account both chemical structure and thermodynamics, it is of great theoretical significance and practical value to compound HPMC with HPS to establish a cold-hot gel compound system.

This chapter focuses on the study of the inherent properties of the components in the HPMC/HPS cold and hot gel compound system, the compounding ratio and the relative humidity of the environment on the microscopic morphology, compatibility and phase separation, mechanical properties, optical properties , dhe vetitë e rënies termike të sistemit të përbërjes. And the influence of macroscopic properties such as oxygen barrier properties.

3.1 Materialet dhe Pajisjet

3.1.1 Materialet kryesore eksperimentale

3.1.2 Instrumentet dhe pajisjet kryesore

3.2 Metoda eksperimentale

3.2.1 Përgatitja e filmit të përbërë ushqimor HPMC/HPS

Pluhuri i thatë 15% (w/w) i HPMC dhe HPS ishte i përzier me 3% (w/w) plastifikuesi polietilen glikol u ndërlikua në ujë të deionizuar për të marrë lëngun e formimit të filmit të përbërë, dhe filmin e përbërë të ngrënshëm të HPMC/ HPS ishte përgatitur me metodën e hedhjes.

Metoda e përgatitjes: Së pari peshoni pluhurin e thatë HPMC dhe HPS, dhe përzieni ato sipas raporteve të ndryshme; Pastaj shtoni në ujë 70 ° C dhe përzieni me shpejtësi në 120 rpm/min për 30 min për të shpërndarë plotësisht HPMC; Pastaj ngrohni zgjidhjen në mbi 95 ° C, përzieni shpejt me të njëjtën shpejtësi për 1 orë për të xhelatinizuar plotësisht HPS; Pasi të përfundojë xhelatinizimi, temperatura e zgjidhjes zvogëlohet shpejt në 70 ° C, dhe zgjidhja nxitet me një shpejtësi të ngadaltë prej 80 rpm/min për 40 min. Shpërndani plotësisht HPMC. Hidhni 20 g të tretësirës së formimit të filmit të përzier në një pjatë petristiren petri me një diametër prej 15 cm, hidheni atë të sheshtë dhe thajeni atë në 37 ° C. Filmi i tharë është zhvishem nga disku për të marrë një membranë të përbërë të ngrënshëm.

Filmat ushqimorë u ekuilibruan të gjithë me lagështi 57% për më shumë se 3 ditë përpara testimit, dhe pjesa e filmit ushqimor të përdorur për testimin e vetive mekanike u ekuilibrua në lagështinë 75% për më shumë se 3 ditë.

3.2.2 Mikromorfologjia e filmit të përbërë ushqimor të HPMC/HPS

Arma e elektroneve në krye të mikroskopisë elektronike të skanimit (SEM) mund të lëshojë një sasi të lartë të elektroneve. Pasi të jetë zvogëluar dhe përqendruar, mund të formojë një rreze elektronike me një energji dhe intensitet të caktuar. Drejtuar nga fusha magnetike e spirales së skanimit, sipas një kohe të caktuar dhe rendi hapësinor skanoni sipërfaqen e pikës së mostrës për pikë. Për shkak të ndryshimit në karakteristikat e mikro-zonës sipërfaqësore, bashkëveprimi midis mostrës dhe rrezes së elektroneve do të gjenerojë sinjale të elektroneve sekondare me intensitete të ndryshme, të cilat mblidhen nga detektori dhe shndërrohen në sinjale elektrike, të cilat amplifikohen nga videoja dhe input në rrjetin e tubit të figurës, pasi të rregulloni shkëlqimin e tubit të figurës, mund të merret një imazh elektronik sekondar që mund të pasqyrojë morfologjinë dhe karakteristikat e mikro-rajonit në sipërfaqen e mostrës. Krahasuar me mikroskopët optikë tradicionalë, rezolucioni i SEM është relativisht i lartë, rreth 3nm-6nm i shtresës sipërfaqësore të mostrës, e cila është më e përshtatshme për vëzhgimin e veçorive të mikro-strukturës në sipërfaqen e materialeve.

3.2.2.2 Metoda e testimit

Filmi i ngrënshëm u vendos në një tharëse për tharje dhe u zgjodh një madhësi e përshtatshme e filmit të ngrënshëm, e ngjitur në skenën speciale të mostrës SEM me ngjitës përçues dhe më pas u lyhet me ar me një shtresë vakum. Gjatë testimit, kampioni u vendos në SEM, dhe morfologjia mikroskopike e kampionit u vëzhgua dhe u fotografua me zmadhim 300 herë dhe 1000 herë nën tensionin e nxitimit të rrezes elektronike prej 5 kV.

3.2.3 Transmetimi i dritës së filmit të përbërë të ngrënshëm HPMC/HPS

3.2.3.1 Parimi i analizës së spektrofotometrisë UV-Vis

Spektrofotometri UV-Vis mund të lëshojë dritë me një gjatësi vale 200 ~ 800Nm dhe ta rrezatojë atë në objekt. Disa gjatësi vale specifike të dritës në dritën e incidentit thithen nga materiali, dhe ndodh tranzicioni i nivelit të energjisë vibruese molekulare dhe tranzicioni i nivelit elektronik të energjisë. Meqenëse secila substancë ka struktura hapësinore të ndryshme molekulare, atomike dhe molekulare, secila substancë ka spektrin e tij specifik të thithjes, dhe përmbajtja e substancës mund të përcaktohet ose përcaktohet sipas nivelit të thithjes në disa gjatësi vale specifike në spektrin e thithjes. Prandaj, analiza spektrofotometrike UV-Vis është një nga mjetet efektive për të studiuar përbërjen, strukturën dhe bashkëveprimin e substancave.

Kur një rreze drite godet një objekt, një pjesë e dritës së incidentit thithet nga objekti, dhe pjesa tjetër e dritës së incidentit transmetohet përmes objektit; Raporti i intensitetit të dritës së transmetuar me intensitetin e dritës së incidentit është transmetimi.

Formula për marrëdhëniet midis thithjes dhe transmetimit është:

Midis tyre, A është absorbimi;

T është transmetimi, %.

Absorbimi përfundimtar u korrigjua në mënyrë uniforme nga absorbimi × 0.25 mm/trashësi.

3.2.3.2 Metoda e provës

Prepare 5% HPMC and HPS solutions, mix them according to different ratios, pour 10 g of the film-forming solution into a polystyrene petri dish with a diameter of 15 cm, and dry them at 37 °C to form a film. Pritini filmin e ngrënshëm në një shirit drejtkëndëshe 1 mm 3 mm, vendoseni në cuvette dhe bëjeni filmin e ngrënshëm afër murit të brendshëm të cuvette. Një spektrofotometër UV-3802 UV-Vis u përdor për të skanuar mostrat në gjatësinë e plotë të valës 200-800 nm, dhe secila mostër u testua 5 herë.

3.2.4 Vetitë dinamike termomekanike të filmave të përbërë ushqimor HPMC/HPS

3.2.4.1 Parimi i analizës dinamike termomekanike

Analiza dinamike termomekanike (DMA) është një instrument që mund të matë marrëdhëniet midis masës dhe temperaturës së mostrës nën një ngarkesë të caktuar të goditjes dhe temperaturës së programuar, dhe mund të testojë vetitë mekanike të mostrës nën veprimin e stresit dhe kohës periodike alternative, temperatura dhe temperatura. marrëdhënia e frekuencës.

Polimeret e larta molekulare kanë veti viskoelastike, të cilat mund të ruajnë energji mekanike si një elastomer nga njëra anë, dhe të konsumojnë energji si mukus nga ana tjetër. Kur aplikohet forca periodike alternative, pjesa elastike e shndërron energjinë në energji të mundshme dhe e ruan atë; Ndërsa pjesa viskoze e shndërron energjinë në energji të nxehtësisë dhe e humbet atë. Materialet polimer në përgjithësi shfaqin dy gjendje të gjendjes së qelqit të temperaturës së ulët dhe gjendjes së gomës me temperaturë të lartë, dhe temperatura e tranzicionit midis dy shteteve është temperatura e tranzicionit të qelqit. Temperatura e tranzicionit të qelqit ndikon drejtpërdrejt në strukturën dhe vetitë e materialeve, dhe është një nga temperaturat më të rëndësishme karakteristike të polimereve.

Duke analizuar vetitë dinamike termomekanike të polimereve, viskoelasticiteti i polimereve mund të vërehet dhe mund të merren parametra të rëndësishëm që përcaktojnë performancën e polimereve, në mënyrë që ato të mund të aplikohen më mirë në mjedisin aktual të përdorimit. Për më tepër, analiza dinamike termomekanike është shumë e ndjeshme ndaj tranzicionit të qelqit, ndarjes fazore, ndërlidhjes, kristalizimit dhe lëvizjes molekulare në të gjitha nivelet e segmenteve molekulare dhe mund të marrë shumë informacion mbi strukturën dhe vetitë e polimereve. Shpesh përdoret për të studiuar molekulat e polimereve. Sjellja e lëvizjes. Duke përdorur modalitetin e fshirjes së temperaturës të DMA, mund të testohet shfaqja e tranzicioneve fazore si tranzicioni i xhamit. Krahasuar me DSC, DMA ka ndjeshmëri më të lartë dhe është më i përshtatshëm për analizën e materialeve që simulojnë përdorimin aktual.

3.2.4.2 Metoda e testimit

Zgjidhni mostra të pastra, uniforme, të sheshta dhe të padëmtuara dhe prerë ato në shirita drejtkëndëshe 10 mm 20 mm. Mostrat u testuan në modalitetin e tensionit duke përdorur analizuesin termomekanik Dynamic Dynamic Diamond Pydris nga Perkinelmer, USA. The test temperature range was 25~150 °C, the heating rate was 2 °C/min, the frequency was 1 Hz, and the test was repeated twice for each sample. During the experiment, the storage modulus (E') and loss modulus (E”) of the sample were recorded, and the ratio of the loss modulus to the storage modulus, that is, the tangent angle tan δ, could also be calculated.

3.2.5 Stabiliteti termik i filmave të përbërë të ngrënshëm HPMC/HPS

3.2.5.1 Parimi i analizës termogravimetrike

Thermal Gravimetric Analyzer (TGA) can measure the change of the mass of a sample with temperature or time at a programmed temperature, and can be used to study the possible evaporation, melting, sublimation, dehydration, decomposition and oxidation of substances during the heating process . dhe fenomene të tjera fizike dhe kimike. The relationship curve between the mass of matter and temperature (or time) obtained directly after the sample is tested is called thermogravimetric (TGA curve). humbje peshe dhe informacione të tjera. Derivative Thermogravimetric curve (DTG curve) can be obtained after the first-order derivation of the TGA curve, which reflects the change of the weight loss rate of the tested sample with temperature or time, and the peak point is the maximum point of the constant norma.

3.2.5.2 Metoda e provës

Zgjidhni filmin e ngrënshëm me trashësi uniforme, prerë atë në një rreth me të njëjtin diametër si disku i provës së analizuesit termogravimetrik, dhe pastaj shtrojeni të sheshtë në diskun e provës, dhe provojeni atë në një atmosferë azoti me një shpejtësi të rrjedhës 20 ml/min . Gama e temperaturës ishte 30-700 °C, shkalla e ngrohjes ishte 10 °C/min dhe secila mostër u testua dy herë.

3.2.6.1 Parimi i analizës së vetive tërheqëse

3.2.6 Karakteristikat e tensionit të filmave të përbërë të ngrënshëm HPMC/HPS

Testuesi i vetive mekanike mund të aplikojë një ngarkesë statike tërheqëse në shpinë përgjatë boshtit gjatësor në kushte specifike të temperaturës, lagështisë dhe shpejtësisë derisa spina të prishet. Gjatë provës, ngarkesa e aplikuar në spline dhe sasia e saj e deformimit u regjistrua nga testuesi i pasurisë mekanike, dhe u vizatua kurba e stresit të stresit gjatë deformimit elastik të spline. Nga kurba e stresit të stresit, forca elastike (ζT), zgjatja në pushim (εb) dhe moduli elastik (E) mund të llogaritet për të vlerësuar vetitë elastike të filmit.

Marrëdhënia stresi-tendosje e materialeve në përgjithësi mund të ndahet në dy pjesë: rajoni elastik i deformimit dhe rajoni i deformimit plastik. Në zonën e deformimit elastik, stresi dhe tendosja e materialit kanë një marrëdhënie lineare, dhe deformimi në këtë kohë mund të rikuperohet plotësisht, i cili është në përputhje me ligjin e Cook; Në zonën e deformimit plastik, stresi dhe tendosja e materialit nuk janë më lineare, dhe deformimi që ndodh në këtë kohë është në mënyrë të pakthyeshme, përfundimisht prishet materiali.

Formula e llogaritjes së forcës në tërheqje:

Ku: është forca elastike, MPA;

p është ngarkesa maksimale ose ngarkesa e thyerjes, N;

B është gjerësia e mostrës, mm;

D është trashësia e mostrës, mm.

Formula për llogaritjen e zgjatjes në pushim:

Ku: εb është zgjatja në pushim, %;

L është distanca midis vijave të shënjimit kur mostra prishet, mm;

L0 është gjatësia origjinale e matësit të mostrës, mm.

Formula e llogaritjes së modulit elastik:

Midis tyre: E është moduli elastik, MPA;

ζ është stres, MPA;

ε është tendosja.

3.2.6.2 Metoda e testimit

Zgjidhni mostra të pastra, uniforme, të sheshta dhe të padëmtuara, referojuni standardit kombëtar GB13022-91, dhe prerë ato në copëza në formë shtangëtie me një gjatësi totale 120 mm, një distancë fillestare midis ndeshjeve prej 86 mm, një distancë midis shenjave prej 40 mm, dhe një gjerësi prej 10 mm. Lëvorjet u vendosën në 75% dhe 57% (në një atmosferë të klorurit të natriumit të ngopur dhe tretësirë ​​të bromidit të natriumit), dhe u ekuilibruan për më shumë se 3 ditë para matjes. Në këtë eksperiment, testuesi i vetive mekanike ASTM D638, 5566 i Instron Corporation të Shteteve të Bashkuara dhe kapësja e tij pneumatike 2712-003 përdoren për testim. Shpejtësia e tensionit ishte 10 mm/min, dhe mostra u përsërit 7 herë, dhe u llogarit vlera mesatare.

3.2.7 Përhapja e oksigjenit të filmit të përbërë të ngrënshëm HPMC/HPS

3.2.7.1 Parimi i analizës së përshkueshmërisë së oksigjenit

Pas instalimit të mostrës së provës, zgavra e provës ndahet në dy pjesë, A dhe B; Një rrjedhë oksigjeni me pastërti të lartë me një ritëm të caktuar të rrjedhës kalohet në zgavrën A, dhe një rrjedhë e azotit me një normë të caktuar të rrjedhës kalohet në zgavrën B; Gjatë procesit të provës, A -së A, oksigjeni përshkon përmes mostrës në zgavrën B, dhe oksigjeni i infiltruar në zgavrën B bartet nga rrjedha e azotit dhe lë zgavrën B për të arritur në sensorin e oksigjenit. Sensori i oksigjenit mat përmbajtjen e oksigjenit në rrjedhën e azotit dhe nxjerr një sinjal elektrik përkatës, duke llogaritur kështu oksigjenin e mostrës. transmetimi.

3.2.7.2 Metoda e testimit

Zgjidhni filma të përbërë të ngrënshëm të padëmtuar, pritini në mostra në formë diamanti 10,16 x 10,16 cm, lyeni sipërfaqet e skajeve të kapëseve me yndyrë vakum dhe mbërthejeni mostrat në bllokun e provës. Testuar sipas ASTM D-3985, secila mostër ka një sipërfaqe provë prej 50 cm2.

3.3 Rezultatet dhe diskutimi

3.3.1 Analiza e mikrostrukturës së filmave të përbërë ushqimor

Ndërveprimi midis përbërësve të lëngut formues të filmit dhe kushteve të tharjes - përcakton strukturën përfundimtare të filmit dhe ndikon seriozisht në vetitë e ndryshme fizike dhe kimike të filmit [330, 331]. Vetitë e natyrshme të xhelit dhe raporti i përbërjes së secilit komponent mund të ndikojnë në morfologjinë e përbërjes, gjë që ndikon më tej në strukturën sipërfaqësore dhe vetitë përfundimtare të membranës [301, 332]. Prandaj, analiza mikrostrukturore e filmave mund të ofrojë informacion përkatës mbi rirregullimin molekular të secilit komponent, i cili nga ana tjetër mund të na ndihmojë të kuptojmë më mirë vetitë e barrierës, vetitë mekanike dhe vetitë optike të filmave.

The surface scanning electron microscope micrographs of HPS/HPMC edible films with different ratios are shown in Figure 3-1. As can be seen from Figure 3-1, some samples showed micro-cracks on the surface, which may be caused by the reduction of moisture in the sample during the test, or by the attack of the electron beam in the microscope cavity [122 , 139]. Në figurë, membrana e pastër HPS dhe HPMC e pastër. The membranes showed relatively smooth microscopic surfaces, and the microstructure of pure HPS membranes was more homogeneous and smoother than pure HPMC membranes, which may be mainly due to starch macromolecules (amylose molecules and amylopectin molecules) during the cooling process.) achieved better molecular rearrangement in aqueous solution. Many studies have shown that the amylose-amylopectin-water system in the cooling process

Mund të ketë një mekanizëm konkurrues midis formimit të xhelit dhe ndarjes së fazës. Nëse shkalla e ndarjes së fazës është më e ulët se shkalla e formimit të xhelit, ndarja e fazës nuk do të ndodhë në sistem, përndryshe, ndarja e fazës do të ndodhë në sistem [333, 334]. Për më tepër, kur përmbajtja e amilozës tejkalon 25%, xhelatinizimi i amilozës dhe struktura e vazhdueshme e rrjetit të amilozës mund të pengojë ndjeshëm shfaqjen e ndarjes së fazës [334]. Përmbajtja e amilozës në HPS e përdorur në këtë punim është 80%, shumë më e lartë se 25%, duke ilustruar më mirë fenomenin se membranat e pastra HPS janë më homogjene dhe më të buta se membranat e pastra HPMC.

Nga krahasimi i figurave mund të shihet se sipërfaqet e të gjithë filmave të përbërë janë relativisht të përafërt, dhe disa gunga të parregullta janë të shpërndara, duke treguar që ekziston një shkallë e caktuar e mospërputhjes midis HPMC dhe HPS. Për më tepër, membranat e përbëra me përmbajtje të lartë HPMC shfaqën një strukturë më homogjene sesa ato me përmbajtje të lartë të HPS. Kondensimi i bazuar në HPS në temperaturën e formimit të filmit 37 ° C

Bazuar në vetitë e xhelit, HPS paraqiti një gjendje xhel viskoze; Ndërsa bazohej në vetitë e xhelit termik të HPMC, HPMC paraqiti një gjendje zgjidhjeje të ngjashme me ujin. Në membranën e përbërë me përmbajtje të lartë të HPS (7: 3 HPS/HPMC), HPS viskoze është faza e vazhdueshme, dhe HPMC si uji shpërndahet në fazën e vazhdueshme të HPS me viskozitet të lartë si faza e shpërndarë, e cila nuk është e favorshme në shpërndarjen uniforme të fazës së shpërndarë; Në filmin e përbërë me përmbajtje të lartë të HPMC (3: 7 HPS/HPMC), HPMC me viskozitet të ulët shndërrohet në fazën e vazhdueshme, dhe HPS viskoze shpërndahet në fazën HPMC me viskozitet të ulët si faza e shpërndarë, e cila është e favorshme për të formimi i një faze homogjene. Sistemi i përbërë.

Nga figura mund të shihet se megjithëse të gjithë filmat e përbërë tregojnë struktura sipërfaqësore të përafërt dhe jo -homogjene, nuk gjenden asnjë ndërfaqe e dukshme fazore, duke treguar që HPMC dhe HPS kanë pajtueshmëri të mirë. Filmat e përbërë HPMC/niseshte pa plastifikues të tillë si PEG treguan ndarje të dukshme të fazës [301], duke treguar kështu që të dy modifikimi hidroksipropil i niseshtës dhe plastifikuesve PEG mund të përmirësojë pajtueshmërinë e sistemit të përbërë.

3.3.2 Analiza e vetive optike të filmave të përbërë ushqimor

Karakteristikat e transmetimit të dritës së filmave të përbërë të ngrënshëm të HPMC/HPS me raporte të ndryshme u testuan nga spektrofotometri UV-Vis, dhe spektrat UV janë paraqitur në figurën 3-2. Sa më i madh të jetë vlera e transmetimit të dritës, aq më uniforme dhe transparente është filmi; Në të kundërt, sa më e vogël të jetë vlera e transmetimit të dritës, aq më e pabarabartë dhe e errët është filmi. Nga figura 3-2 (a) mund të shihet se të gjithë filmat e përbërë tregojnë një prirje të ngjashme me rritjen e gjatësisë së valës së skanimit në intervalin e skanimit të gjatësisë së valës së plotë, dhe transmetimi i dritës rritet gradualisht me rritjen e gjatësisë së valës. Në 350nm, kthesat kanë tendencë për pllajë.

Zgjidhni transmetimin në gjatësinë e valës prej 500 nm për krahasim, siç tregohet në Figurën 3-2(b), transmetimi i filmit të pastër HPS është më i ulët se ai i filmit të pastër HPMC dhe me rritjen e përmbajtjes së HPMC, transmetimi zvogëlohet së pari, dhe më pas është rritur pasi ka arritur vlerën minimale. Kur përmbajtja e HPMC u rrit në 70%, transmetimi i dritës i filmit të përbërë ishte më i madh se ai i HPS të pastër. Dihet mirë se një sistem homogjen do të shfaqë transmetim më të mirë të dritës dhe vlera e tij e transmetueshmërisë e matur me UV është përgjithësisht më e lartë; Materialet johomogjene janë përgjithësisht më opake dhe kanë vlera më të ulëta të transmetimit UV. Vlerat e transmetimit të filmave të përbërë (7:3, 5:5) ishin më të ulëta se ato të filmave të pastër HPS dhe HPMC, duke treguar se kishte një shkallë të caktuar të ndarjes fazore midis dy komponentëve të HPS dhe HPMC.

Fig. 3-2 Spektrat UV në të gjitha gjatësitë e valëve (a) dhe në 500 nm (b), për filmat e përzierjes HPS/HPMC. Shiriti përfaqëson devijimet mesatare ±standarde. ac: shkronjat e ndryshme janë dukshëm të ndryshme me raport të ndryshëm përzierjeje (p < 0,05), të aplikuara në disertacionin e plotë

3.3.3 Analiza dinamike termomekanike e filmave të përbërë ushqimor

Figura 3-3 tregon vetitë dinamike termomekanike të filmave ushqimorë të HPMC/HPS me formulime të ndryshme. Mund të shihet nga Fig. 3-3(a) se moduli i ruajtjes (E') zvogëlohet me rritjen e përmbajtjes së HPMC. Përveç kësaj, moduli i ruajtjes së të gjitha mostrave u ul gradualisht me rritjen e temperaturës, përveç se moduli i ruajtjes së filmit të pastër HPS (10:0) u rrit pak pasi temperatura u rrit në 70 °C. Në temperaturë të lartë, për filmin e përbërë me përmbajtje të lartë HPMC, moduli i ruajtjes së filmit të përbërë ka një tendencë të dukshme rënëse me rritjen e temperaturës; ndërsa për kampionin me përmbajtje të lartë HPS, moduli i ruajtjes zvogëlohet pak me rritjen e temperaturës.

Fig. 3-3 Moduli i ruajtjes (E') (a) dhe tangjenta e humbjes (tan δ) (b) e filmave të përzierjes HPS/HPMC

Nga figura 3-3 (b) mund të shihet se mostrat me përmbajtje HPMC më të larta se 30% (5: 5, 3: 7, 0:10) të gjithë tregojnë një kulm të tranzicionit të qelqit, dhe me rritjen e përmbajtjes së HPMC, Tranzicioni i qelqit Temperatura e tranzicionit u zhvendos në temperaturë të lartë, duke treguar që fleksibiliteti i zinxhirit polimer HPMC u ul. Nga ana tjetër, membrana e pastër HPS shfaq një kulm të madh të zarfit rreth 67 ° C, ndërsa membrana e përbërë me përmbajtje 70% HPS nuk ka tranzicion të dukshëm të qelqit. Kjo mund të jetë për shkak se ekziston një shkallë e caktuar ndërveprimi midis HPMC dhe HPS, duke kufizuar kështu lëvizjen e segmenteve molekulare të HPMC dhe HPS.

3.3.4 Analiza e stabilitetit termik të filmave të përbërë ushqimor

Fig. 3-4 Lakoret TGA (a) dhe lakoret e tyre të derivateve (DTG) (b) të filmave të përzierjes HPS/HPMC

Stabiliteti termik i filmit të përbërë ushqimor të HPMC/HPS u testua nga analizuesi termogravimetrik. Figura 3-4 tregon lakoren termogravimetrike (TGA) dhe kurbën e saj të shkallës së humbjes së peshës (DTG) të filmit të përbërë. Nga kurba TGA në figurën 3-4 (a), shihet se mostrat e membranës së përbërë me raporte të ndryshme tregojnë dy faza të dukshme të ndryshimit termogravimetrik me rritjen e temperaturës. Volatilizimi i ujit të adsorbuar nga makromolekula polisaharide rezulton në një fazë të vogël të humbjes së peshës në 30-180 ° C para se të ndodhë degradimi termik aktual. Më pas, ekziston një fazë më e madhe e humbjes së peshës në 300~450 °C, këtu faza e degradimit termik të HPMC dhe HPS.

Nga kthesat e DTG në figurën 3-4 (b), mund të shihet se temperaturat e pikut të degradimit termik të HPS të pastër dhe HPMC të pastër janë 338 ° C dhe 400 ° C, përkatësisht, dhe temperatura e pikut të degradimit termik të HPMC të pastër është higher than that of HPS, indicating that HPMC Better thermal stability than HPS. Kur përmbajtja e HPMC ishte 30% (7: 3), një kulm i vetëm u shfaq në 347 ° C, që korrespondon me kulmin karakteristik të HPS, por temperatura ishte më e lartë se kulmi i degradimit termik të HPS; Kur përmbajtja e HPMC ishte 70% (3: 7), vetëm kulmi karakteristik i HPMC u shfaq në 400 ° C; Kur përmbajtja e HPMC ishte 50%, dy maja të degradimit termik u shfaqën në kurbën DTG, përkatësisht 345 ° C dhe 396 ° C. The peaks correspond to the characteristic peaks of HPS and HPMC, respectively, but the thermal degradation peak corresponding to HPS is smaller, and both peaks have a certain shift. It can be seen that most of the composite membranes only show a characteristic single peak corresponding to a certain component, and they are offset compared to the pure component membrane, which indicates that there is a certain difference between the HPMC and HPS components. Shkalla e pajtueshmërisë. Temperatura e pikut të degradimit termik të membranës së përbërë ishte më e lartë se ajo e HPS e pastër, duke treguar që HPMC mund të përmirësojë stabilitetin termik të membranës HPS në një masë të caktuar.

3.3.5 Analiza e vetive mekanike të filmit të përbërë ushqimor

Karakteristikat elastike të filmave të përbërë HPMC/HPS me raporte të ndryshme u matën nga analizuesi i pasurisë mekanike në 25 ° C, lagështia relative prej 57% dhe 75%. Figura 3-5 tregon modulin elastik (A), zgjatjen në pushim (B) dhe forcën elastike (C) të filmave të përbërë HPMC/HPS me raporte të ndryshme nën lagështi të ndryshme relative. Nga figura mund të shihet se kur lagështia relative është 57%, moduli elastik dhe forca elastike e filmit të pastër HPS janë më të mëdhenjtë, dhe HPMC e pastër është më e vogla. Me rritjen e përmbajtjes së HPS, moduli elastik dhe forca elastike e filmave të përbërë u rritën vazhdimisht. Zgjatja në prishjen e membranës së pastër HPMC është shumë më i madh se ai i membranës së pastër HPS, dhe të dyja janë më të mëdha se ajo e membranës së përbërë.

Kur lagështia relative ishte më e lartë (75%) në krahasim me lagështinë relative 57%, moduli elastik dhe forca elastike e të gjitha mostrave u ulën, ndërsa zgjatja në pushim u rrit ndjeshëm. Kjo është kryesisht për shkak se uji, si një plastifikues i përgjithësuar, mund të hollojë matricën HPMC dhe HPS, të zvogëlojë forcën midis zinxhirëve polimer dhe të përmirësojë lëvizjen e segmenteve polimer. Në lagështi të lartë relative, moduli elastik dhe forca elastike e filmave të pastër HPMC ishin më të larta se ato të filmave të pastër HPS, por zgjatja në pushim ishte më e ulët, një rezultat që ishte krejtësisht i ndryshëm nga rezultatet në lagështi të ulët. Vlen të përmendet se ndryshimi i vetive mekanike të filmave të përbërë me raporte përbërëse në një lagështi të lartë prej 75% është plotësisht i kundërt me atë me një lagështi të ulët në krahasim me rastin në një lagështi relative prej 57%. Nën lagështinë e lartë, përmbajtja e lagështisë së filmit rritet, dhe uji jo vetëm që ka një efekt të caktuar plastifikues në matricën polimer, por gjithashtu promovon rikristalizimin e niseshtës. Krahasuar me HPMC, HPS ka një tendencë më të fortë për t'u rikristalizuar, kështu që efekti i lagështisë relative në HPS është shumë më i madh se ai i HPMC.

Fig. 3-5 Vetitë tërheqëse të filmave HPS/HPMC me raporte të ndryshme HPS/HPMC të ekuilibruara në kushte të ndryshme të përulësisë relative (RH). *: shkronjat e ndryshme të numrave janë dukshëm të ndryshme me RH të ndryshme, të aplikuara në disertacionin e plotë

3.3.6 Analiza e përshkueshmërisë së oksigjenit të filmave të përbërë ushqimor

Edible composite film is used as food packaging material to extend the shelf life of food, and its oxygen barrier performance is one of the important indicators. Therefore, the oxygen transmission rates of edible films with different ratios of HPMC/HPS were measured at a temperature of 23 °C, and the results are shown in Figure 3-6. Nga figura mund të shihet se përshkueshmëria e oksigjenit të membranës së pastër HPS është dukshëm më e ulët se ajo e membranës së pastër HPMC, duke treguar që membrana HPS ka veti më të mira të barrierave të oksigjenit sesa membrana HPMC. Për shkak të viskozitetit të ulët dhe ekzistencës së rajoneve amorfe, HPMC është e lehtë për të formuar një strukturë relativisht të lirshme të rrjetit me densitet të ulët në film; Krahasuar me HPS, ajo ka një tendencë më të lartë për të rikristalizuar, dhe është e lehtë të formohet një strukturë e dendur në film. Shumë studime kanë treguar që filmat e niseshtës kanë veti të mira të barrierës së oksigjenit në krahasim me polimeret e tjera [139, 301, 335, 336].

Fig. 3-6 Përshkueshmëria e oksigjenit e filmave të përzierjes HPS/HPMC

Shtimi i HPS mund të zvogëlojë ndjeshëm përshkueshmërinë e oksigjenit të membranave HPMC, dhe përshkueshmëria e oksigjenit e membranave të përbëra zvogëlohet ndjeshëm me rritjen e përmbajtjes së HPS. Shtimi i HPS të papërshkueshëm nga oksigjeni mund të rrisë rrotullimin e kanalit të oksigjenit në membranën e përbërë, e cila nga ana tjetër çon në një ulje të shkallës së përshkimit të oksigjenit dhe përfundimisht në uljen e përshkueshmërisë së oksigjenit. Rezultate të ngjashme janë raportuar për niseshte të tjera vendase [139,301].

3.4 Përmbledhje e këtij kapitulli

Në këtë kapitull, duke përdorur HPMC dhe HPS si lëndë të para kryesore, dhe duke shtuar polietilen glikol si plastifikues, filmat e përbërë ushqimor të HPMC/HPS me raporte të ndryshme u përgatitën me metodën e derdhjes. Ndikimi i vetive të qenësishme të përbërësve dhe raporti i përbërjes në morfologjinë mikroskopike të membranës së përbërë u studiua nga mikroskopi elektronik skanues; vetitë mekanike të membranës së përbërë janë studiuar nga testuesi i vetive mekanike. Ndikimi i vetive të qenësishme të përbërësve dhe raporti i përbërjes në vetitë e pengesës së oksigjenit dhe transmetimin e dritës së filmit të përbërë u studiua nga testuesi i transmetencës së oksigjenit dhe spektrofotometra UV-vis. Është përdorur mikroskopi elektronik skanues, analiza termogravimetrike dhe analiza termike dinamike. Analiza mekanike dhe metoda të tjera analitike u përdorën për të studiuar përputhshmërinë dhe ndarjen fazore të sistemit të përbërjes së xhelit të ftohtë-nxehtë. Gjetjet kryesore janë si më poshtë:

1. Krahasuar me HPMC të pastër, HPS e pastër është më e lehtë për të formuar një morfologji mikroskopike homogjene dhe të lëmuar. Kjo është kryesisht për shkak të rirregullimit më të mirë molekular të makromolekulave të niseshtës (molekulat e amilozës dhe molekulat e amilopektinës) në tretësirën ujore të niseshtës gjatë procesit të ftohjes.
2. Komponimet me përmbajtje të lartë HPMC kanë më shumë gjasa të formojnë struktura membranore homogjene. Kjo bazohet kryesisht në vetitë e xhelit të HPMC dhe HPS. Në temperaturën e formimit të filmit, HPMC dhe HPS tregojnë një gjendje tretësirë ​​me viskozitet të ulët dhe një gjendje xhel me viskozitet të lartë, përkatësisht. Faza e shpërndarë me viskozitet të lartë shpërndahet në fazën e vazhdueshme me viskozitet të ulët. , është më e lehtë të formohet një sistem homogjen.
3. Lagështia relative ka një efekt të rëndësishëm në vetitë mekanike të filmave të përbërë HPMC/HPS, dhe shkalla e efektit të tij rritet me rritjen e përmbajtjes së HPS. Në lagështinë relative më të ulët, si moduli elastik ashtu edhe forca elastike e filmave të përbërë u rritën me rritjen e përmbajtjes së HPS, dhe zgjatja në pushimin e filmave të përbërë ishte dukshëm më i ulët se ai i filmave të pastër përbërës. Me rritjen e lagështisë relative, moduli elastik dhe forca elastike e filmit të përbërë u ul, dhe zgjatja në pushim u rrit ndjeshëm, dhe marrëdhënia midis vetive mekanike të filmit të përbërë dhe raportit të kompleksit tregoi një model krejtësisht të kundërt të ndryshimit nën të ndryshme nën të ndryshme lagështia relative. Vetitë mekanike të membranave të përbëra me raporte të ndryshme të përbërjes tregojnë një kryqëzim në kushte të ndryshme lagështie relative, gjë që ofron mundësinë për të optimizuar performancën e produktit sipas kërkesave të ndryshme të aplikimit.
4. Shtimi i HPS përmirësoi ndjeshëm vetitë e barrierës së oksigjenit të membranës së përbërë. Përhapja e oksigjenit të membranës së përbërë u ul ndjeshëm me rritjen e përmbajtjes së HPS.
5. Në sistemin e përbërjes së xhelit të ftohtë dhe të nxehtë HPMC/HPS, ekziston një përputhshmëri e caktuar midis dy komponentëve. Asnjë ndërfaqe e dukshme dyfazore nuk u gjet në imazhet SEM të të gjithë filmave të përbërë, shumica e filmave të përbërë kishin vetëm një pikë kalimi xhami në rezultatet e DMA dhe vetëm një kulm degradimi termik u shfaq në kthesat DTG të pjesës më të madhe të përbërjes. filmat. Kjo tregon se ekziston një përshkrim i caktuar midis HPMC dhe HPS.

Rezultatet eksperimentale të mësipërme tregojnë se përzierja e HPS dhe HPMC jo vetëm që mund të zvogëlojë koston e prodhimit të filmit ushqimor HPMC, por edhe të përmirësojë performancën e tij. Vetitë mekanike, vetitë e pengesës së oksigjenit dhe vetitë optike të filmit të përbërë ushqimor mund të arrihen duke rregulluar raportin e përbërjes së dy përbërësve dhe lagështinë relative të mjedisit të jashtëm.

Kapitulli 4 Marrëdhënia ndërmjet Mikromorfologjisë dhe Vetive Mekanike të Sistemit të Komponuar HPMC/HPS

Krahasuar me entropinë më të lartë të përzierjes gjatë përzierjes së aliazhit të metalit, entropia e përzierjes gjatë përzierjes së polimerit është zakonisht shumë e vogël, dhe nxehtësia e përzierjes gjatë përzierjes është zakonisht pozitive, duke rezultuar në proceset e përbërjes së polimerit. Ndryshimi i energjisë së lirë të Gibbs në është pozitiv (���>), prandaj, formulimet e polimerit kanë tendencë të formojnë sisteme dyfazore të ndara nga faza, dhe formulimet plotësisht të pajtueshme të polimerit janë shumë të rralla [242].

Sistemet e përbërjeve të përziera zakonisht mund të arrijnë përzierje të nivelit molekular në termodinamikë dhe të formojnë komponime homogjene, kështu që shumica e sistemeve të përbërjeve polimer janë të papërziershëm. Megjithatë, shumë sisteme të përbërjeve polimer mund të arrijnë një gjendje të pajtueshme në kushte të caktuara dhe të bëhen sisteme të përbëra me përputhshmëri të caktuar [257].

Karakteristikat makroskopike siç janë vetitë mekanike të sistemeve të përbëra polimer varen në një masë të madhe nga bashkëveprimi dhe morfologjia fazore e përbërësve të tyre, veçanërisht përputhshmëria midis përbërësve dhe përbërjes së fazave të vazhdueshme dhe të shpërndara [301]. Prandaj, është me rëndësi të madhe të studioni morfologjinë mikroskopike dhe vetitë makroskopike të sistemit të përbërë dhe të vendosni marrëdhëniet midis tyre, e cila ka një rëndësi të madhe për të kontrolluar vetitë e materialeve të përbëra duke kontrolluar strukturën fazore dhe pajtueshmërinë e sistemit të përbërë.

In the process of studying the morphology and phase diagram of the complex system, it is very important to choose appropriate means to distinguish different components. However, the distinction between HPMC and HPS is quite difficult, because both have good transparency and similar refractive index, so it is difficult to distinguish the two components by optical microscopy; in addition, because both are organic carbon-based material, so the two have similar energy absorption, so it is also difficult for scanning electron microscopy to accurately distinguish the pair of components. Spektroskopia infra të kuqe e transformuar Fourier mund të pasqyrojë ndryshimet në morfologji dhe diagramin fazor të sistemit kompleks proteinë-Starch sipas raportit të zonës së brezit polisaharid në 1180-953 cm-1 dhe bandën amide në 1750-1483 cm-1 [52, 337], por kjo teknikë është shumë komplekse dhe zakonisht kërkon rrezatimin sinkrotron Fourier Transformoni teknika infra të kuqe për të gjeneruar kontrast të mjaftueshëm për sistemet hibride HPMC/HPS. Ekzistojnë gjithashtu teknika për të arritur këtë ndarje të përbërësve, të tilla si mikroskopi elektronik i transmetimit dhe shpërndarja me rreze X me kënd të vogël, por këto teknika janë zakonisht komplekse [338]. Në këtë temë, përdoret metoda e thjeshtë e analizës së mikroskopit optik të ngjyrosjes së jodit, dhe parimi që grupi përfundimtar i strukturës helikale të amilozës mund të reagojë me jod për të formuar komplekse përfshirjeje, përdoret për të ngjyrosur sistemin e përbërjes HPMC/HPS me ngjyrosje të jodit, kështu që Që HPS përbërësit u dalluan nga përbërësit HPMC nga ngjyrat e tyre të ndryshme nën mikroskopin e dritës. Prandaj, metoda e analizës optike të mikroskopit të ngjyrosjes së jodit është një metodë e thjeshtë dhe efektive e hulumtimit për morfologjinë dhe diagramin fazor të sistemeve komplekse me bazë niseshte.

Në këtë kapitull, morfologjia mikroskopike, shpërndarja fazore, tranzicioni fazor dhe mikrostruktura të tjera të sistemit të komponimit HPMC/HPS u studiuan me anë të analizës së mikroskopit optik për ngjyrosje me jod; dhe vetitë mekanike dhe vetitë e tjera makroskopike; dhe nëpërmjet analizës së korrelacionit të morfologjisë mikroskopike dhe vetive makroskopike të përqendrimeve të ndryshme të solucionit dhe raporteve të përbërjes, u vendos marrëdhënia midis mikrostrukturës dhe vetive makroskopike të sistemit të përbërjes HPMC/HPS, për të kontrolluar HPMC/HPS. Jepni bazën për vetitë e materialeve të përbëra.

4.1 Materialet dhe pajisjet

4.1.1 Materialet kryesore eksperimentale

4.2 Metoda eksperimentale

4.2.1 Përgatitja e tretësirës së komponimit HPMC/HPS

Përgatitni tretësirën HPMC dhe tretësirën HPS në përqendrim 3%, 5%, 7% dhe 9%, shikoni 2.2.1 për metodën e përgatitjes. Përzieni tretësirën HPMC dhe tretësirën HPS sipas 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 Raporte të ndryshme u përzien me shpejtësi 250 rmp/min në 21 °C për 30 min dhe u përftuan tretësira të përziera me përqendrime të ndryshme dhe raporte të ndryshme.

4.2.2 Përgatitja e membranës së përbërë HPMC/HPS

Shih 3.2.1.

4.2.3 Përgatitja e kapsulave të përbëra HPMC/HPS

Referojuni tretësirës së përgatitur sipas metodës në 2.2.1, përdorni një kallëp prej inoksi për zhytje dhe thajeni në 37 °C. Nxirrni kapsulat e thara, prisni pjesën e tepërt dhe vendosini së bashku për të formuar një palë.

4.2.4.1 Parimet e analizës së mikroskopisë optike

Mikroskopi optik përdor parimin optik të imazhit zmadhues nga një lente konveks dhe përdor dy lente konvergjente për të zgjeruar këndin e hapjes së substancave të vogla pranë syve dhe për të zgjeruar madhësinë e substancave të vogla që nuk mund të dallohen nga syri i njeriut derisa madhësia e substancave të dallohet nga syri i njeriut.

4.2.4.2 Metoda e provës

Zgjidhjet e përbërjes HPMC/HPS të përqendrimeve të ndryshme dhe raporteve të përbërjes u morën në 21 ° C, u rrëzuan në një rrëshqitje qelqi, u hodhën në një shtresë të hollë dhe u thanë në të njëjtën temperaturë. Filmat u njollosën me 1% zgjidhje të jodit (1 g jod dhe 10 g jodid kaliumi u vendosën në një enë vëllimore 100 ml, dhe u tret në etanol), të vendosura në fushën e mikroskopit të lehtë për vëzhgim dhe fotografuar.

4.2.5 Transmetimi i dritës i filmit të përbërë HPMC/HPS

4.2.5.1 Parimi i analizës së spektrofotometrisë UV-vis

Njësoj si 3.2.3.1.

4.2.5.1 Metoda e testimit

Shih 3.2.3.2.

4.2.6 Vetitë tërheqëse të filmave të përbërë HPMC/HPS

4.2.6.1 Parimi i analizës së vetive tërheqëse

Njësoj si 3.2.3.1.

4.2.6.1 Metoda e testimit

Mostrat u testuan pas ekuilibrit në lagështinë 73% për 48 orë. Shihni 3.2.3.2 për metodën e provës.

4.3 Rezultatet dhe Diskutimi

4.3.1 Vëzhgimi i transparencës së produktit

Figura 4-1 tregon filmat dhe kapsulat e ngrënshme të përgatitura nga përbërja e HPMC dhe HPS në një raport përbërësish 70:30. Siç shihet nga figura, produktet kanë transparencë të mirë, gjë që tregon se HPMC dhe HPS kanë indekse refraktive të ngjashme dhe një përbërje homogjene mund të merret pas përzierjes së të dyjave.

Figura 4-2 tregon morfologjinë tipike para dhe pas ngjyrosjes së komplekseve HPMC/HPS me raporte të ndryshme komplekse të vërejtura nën një mikroskop optik. Siç shihet nga figura, është e vështirë të dallosh fazën e HPMC dhe fazën e HPS në figurën e paqëndrueshme; HPMC e pastër e pastër dhe HPS e pastër tregojnë ngjyrat e tyre unike, që është për shkak se reagimi i HPS dhe jodi përmes ngjyrosjes së jodit ngjyrën e tij bëhet më e errët. Prandaj, të dy fazat në sistemin e përbërjes HPMC/HPS dallohen thjesht dhe qartë, gjë që dëshmon më tej se HPMC dhe HPS nuk janë të gabueshme dhe nuk mund të formojnë një përbërje homogjene. Siç shihet nga figura, ndërsa përmbajtja e HPS rritet, zona e zonës së errët (faza e HPS) në figurë vazhdon të rritet siç pritej, duke konfirmuar kështu që rirregullimi dyfazor ndodh gjatë këtij procesi. Kur përmbajtja e HPMC është më e lartë se 40%, HPMC paraqet gjendjen e fazës së vazhdueshme, dhe HPS shpërndahet në fazën e vazhdueshme të HPMC si faza e shpërndarë. Në të kundërt, kur përmbajtja e HPMC është më e ulët se 40%, HPS paraqet një gjendje të fazës së vazhdueshme, dhe HPMC shpërndahet në fazën e vazhdueshme të HPS si një fazë e shpërndarë. Therefore, in the 5% HPMC/HPS compound solution, with the increasing HPS content, the opposite happened when the compound ratio was HPMC/HPS 40:60. The continuous phase changes from the initial HPMC phase to the later HPS phase. By observing the phase shape, it can be seen that the HPMC phase in the HPS matrix is ​​spherical after dispersion, while the dispersed shape of the HPS phase in the HPMC matrix is ​​more irregular.

Për më tepër, duke llogaritur raportin e zonës së zonës me ngjyra të lehta (HPMC) me zonën me ngjyrë të errët (HPS) në kompleksin HPMC/HPS pas ngjyrosjes (pa marrë parasysh situatën e mesofazës), u zbulua se zona e HPMC (ngjyra e lehtë)/HPS (ngjyra e errët) në figurë raporti është gjithmonë më i madh se raporti aktual i përbërjes HPMC/HPS. Për shembull, në diagramin e njollosjes së kompleksit HPMC/HPS me një raport të përbërë prej 50:50, zona e HPS në zonën e interfazës nuk është llogaritur, dhe raporti i zonës së dritës/e errët është 71/29. Ky rezultat konfirmon ekzistencën e një numri të madh të mesofazave në sistemin e përbërë HPMC/HPS.

4.3.3 Marrëdhënia midis morfologjisë mikroskopike dhe vetive makroskopike të sistemit të përbërë

Marrëdhënia midis morfologjisë, fenomenit të ndarjes së fazave, transparencës dhe vetive mekanike të sistemit të përbërë HPMC/HPS u studiua në detaje. Figura 4-3 tregon efektin e përmbajtjes së HPS në vetitë makroskopike si transparenca dhe moduli i tërheqjes së sistemit të përbërjes HPMC/HPS. Nga figura mund të shihet se transparenca e HPMC-së së pastër është më e lartë se ajo e HPS-së së pastër, kryesisht sepse rikristalizimi i niseshtës redukton transparencën e HPS-së dhe modifikimi hidroksipropil i niseshtës është gjithashtu një arsye e rëndësishme për uljen e transparencës së HPS [340, 341]. Nga figura mund të shihet se transmetimi i sistemit të komponimit HPMC/HPS do të ketë një vlerë minimale me diferencën e përmbajtjes së HPS. Transmetimi i sistemit të përbërë, në rangun e përmbajtjes së HPS nën 70%, rritet meit zvogëlohet me rritjen e përmbajtjes së HPS; when the HPS content exceeds 70%, it increases with the increase of HPS content. This phenomenon means that the HPMC/HPS compound system is immiscible, because the phase separation phenomenon of the system leads to the decrease of light transmittance. On the contrary, the Young's modulus of the compound system also appeared a minimum point with the different proportions, and the Young's modulus continued to decrease with the increase of HPS content, and reached the lowest point when the HPS content was 60%. The modulus continued to increase, and the modulus increased slightly. The Young's modulus of the HPMC/HPS compound system showed a minimum value, which also indicated that the compound system was an immiscible system. The lowest point of light transmittance of HPMC/HPS compound system is consistent with the phase transition point of HPMC continuous phase to dispersed phase and the lowest point of Young's modulus value in Figure 4-2.

4.3.4 Efekti i përqendrimit të tretësirës në morfologjinë mikroskopike të sistemit të përbërjes

Figura 4-4 tregon efektin e përqendrimit të zgjidhjes në morfologjinë dhe kalimin fazor të sistemit të përbërjes HPMC/HPS. As can be seen from the figure, the low concentration of 3% HPMC/HPS compound system, in the compound ratio of HPMC/HPS is 40:60, the appearance of co-continuous structure can be observed; while in the high concentration of 7% solution, this co-continuous structure is observed in the figure with a compounding ratio of 50:50. This result shows that the phase transition point of the HPMC/HPS compound system has a certain concentration dependence, and the HPMC/HPS compound ratio of the phase transition increases with the increase of the compound solution concentration, and HPS tends to form a continuous phase . . In addition, the HPS domains dispersed in the HPMC continuous phase showed similar shapes and morphologies with the change of concentration; while the HPMC dispersed phases dispersed in the HPS continuous phase showed different shapes and morphologies at different concentrations. and with the increase of solution concentration, the dispersion area of ​​HPMC became more and more irregular. The main reason for this phenomenon is that the viscosity of the HPS solution is much higher than that of the HPMC solution at room temperature, and the tendency of the HPMC phase to form a neat spherical state is suppressed due to the surface tension.

4.3.5 Efekti i përqendrimit të tretësirës në vetitë mekanike të sistemit të përbërjes

Në përputhje me morfologjitë e Fig. 4-4, Fig. 4-5 tregon vetitë tërheqëse të filmave të përbërë të formuar nën solucione përqendrimi të ndryshme. Mund të shihet nga figura që moduli i Young-it dhe zgjatimi në thyerjen e sistemit të përbërë HPMC/HPS priren të ulen me rritjen e përqendrimit të tretësirës, ​​gjë që është në përputhje me transformimin gradual të HPMC nga faza e vazhdueshme në fazën e shpërndarë në Figurën 4. -4. Morfologjia mikroskopike është e qëndrueshme. Meqenëse moduli Young i homopolimerit HPMC është më i lartë se ai i HPS, parashikohet që moduli i Young i sistemit të përbërë HPMC/HPS do të përmirësohet kur HPMC është faza e vazhdueshme.

4.4 Përmbledhje e këtij kapitulli

2. Sistemi i përbërjes HPMC/HPS nuk është i përzier dhe ekziston një pikë e tranzicionit fazor në sistemin e përbërjes, dhe kjo pikë e tranzicionit fazor ka një varësi të caktuar të raportit të përbërjes dhe varësisë nga përqendrimi i tretësirës.
3. Sistemi i përbërjes HPMC/HPS ka pajtueshmëri të mirë, dhe një numër i madh i mesofazave janë të pranishëm në sistemin e përbërjes. Në fazën e ndërmjetme, faza e vazhdueshme shpërndahet në fazën e shpërndarë në gjendjen e grimcave.
4. Faza e shpërndarë e HPS në matricën HPMC tregoi formë të ngjashme sferike në përqendrime të ndryshme; HPMC tregoi morfologji të parregullt në matricën e HPS, dhe parregullsia e morfologjisë u rrit me rritjen e përqendrimit.
5. U krijua marrëdhënie midis mikrostrukturës, tranzicionit fazor, transparencës dhe vetive mekanike të sistemit të përbërë HPMC/HPS. a. The lowest point of transparency of the compound system is consistent with the phase transition point of HPMC from the continuous phase to the dispersed phase and the minimum point of the decrease of tensile modulus. b. The Young's modulus and elongation at break decrease with the increase of solution concentration, which is causally related to the morphological change of HPMC from continuous phase to dispersed phase in the compound system.

Si përmbledhje, vetitë makroskopike të sistemit të përbërë HPMC/HPS janë të lidhura ngushtë me strukturën e tij morfologjike mikroskopike, tranzicionin fazor, ndarjen e fazës dhe fenomenet e tjera, dhe vetitë e përbërjeve mund të rregullohen duke kontrolluar strukturën fazore dhe pajtueshmërinë e përbërjes sistemi.

Kapitulli 5 Ndikimi i shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS në vetitë reologjike të sistemit të përbërjes HPMC/HPS

It is well known that small changes in the chemical structure of starch can lead to dramatic changes in its rheological properties. Prandaj, modifikimi kimik ofron mundësinë për të përmirësuar dhe kontrolluar vetitë reologjike të produkteve me bazë niseshte [342]. In turn, mastering the influence of starch chemical structure on its rheological properties can better understand the structural properties of starch-based products, and provide a basis for the design of modified starches with improved starch functional properties [235]. Niseshte hidroksipropil është një niseshte e modifikuar profesionale e përdorur gjerësisht në fushën e ushqimit dhe mjekësisë. Zakonisht përgatitet nga reaksioni eterifikues i niseshtës amtare me oksid propilen në kushte alkaline. Hydroxypropyl është një grup hidrofil. Futja e këtyre grupeve në zinxhirin molekular të niseshtës mund të thyejë ose dobësojë lidhjet e hidrogjenit intramolekular që ruajnë strukturën e kokrrizave të niseshtës. Prandaj, vetitë fiziko -kimike të niseshtes hidroksipropil kanë të bëjnë me shkallën e zëvendësimit të grupeve hidroksipropil në zinxhirin e tij molekular [233, 235, 343, 344].

Shumë studime kanë hetuar efektin e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit në vetitë fiziko-kimike të niseshtës hidroksipropil. Han et al. studiuan efektet e niseshtës dyllore hidroksipropil dhe niseshtës së misrit hidroksipropil në strukturën dhe karakteristikat e retrogradimit të ëmbëlsirave koreane të orizit ngjitës. Studimi zbuloi se hidroksipropilimi mund të zvogëlojë temperaturën e xhelatinizimit të niseshtës dhe të përmirësojë kapacitetin e mbajtjes së ujit të niseshtës. performancën dhe pengoi ndjeshëm fenomenin e plakjes së niseshtës në ëmbëlsirat e orizit të ngjitur koreanë [345]. Kaur et al. studioi efektin e zëvendësimit të hidroksipropilit në vetitë fiziko-kimike të varieteteve të ndryshme të niseshtës së patates dhe zbuloi se shkalla e zëvendësimit të hidroksipropilit të niseshtës së patates ndryshonte me varietete të ndryshme, dhe efekti i saj në vetitë e niseshtës me madhësi të madhe grimcash më domethënëse; reaksioni i hidroksipropilimit shkakton shumë fragmente dhe gropa në sipërfaqen e kokrrizave të niseshtës; Zëvendësimi i hidroksipropilit mund të përmirësojë ndjeshëm vetitë e fryrjes, tretshmërinë në ujë dhe tretshmërinë e niseshtës në sulfoksid dimetil, dhe të përmirësojë transparencën e niseshtës së pastës [346]. Lawal et al. studioi efektin e zëvendësimit të hidroksipropilit në vetitë e niseshtës së patates së ëmbël. Studimi tregoi se pas modifikimit të hidroksipropilit, kapaciteti i lirë i fryrjes dhe tretshmëria në ujë të niseshtës u përmirësuan; Rikristalizimi dhe retrogradimi i niseshtës vendase u penguan; Tretja është përmirësuar [347]. Schmitz et al. Përgatitur niseshte hidroksipropil tapioca dhe e gjeti atë të ketë kapacitet më të lartë të ënjtjes dhe viskozitetit, shkallën më të ulët të plakjes dhe stabilitetin më të lartë të ngrirjes së ngrirjes [344].

Megjithatë, ka pak studime mbi vetitë reologjike të niseshtës hidroksipropil dhe efektet e modifikimit të hidroksipropilit në vetitë reologjike dhe vetitë e xhelit të sistemeve të përbërjeve me bazë niseshteje janë raportuar rrallë deri më tani. Chun et al. studioi reologjinë e tretësirës së niseshtës së orizit hidroksipropil me përqendrim të ulët (5%). Rezultatet treguan se efekti i modifikimit të hidroksipropilit në viskoelasticitetin e gjendjes së qëndrueshme dhe dinamike të tretësirës së niseshtës lidhej me shkallën e zëvendësimit dhe një sasi e vogël e zëvendësimit të hidroksipropilit mund të ndryshojë ndjeshëm vetitë reologjike të tretësirave të niseshtës; koeficienti i viskozitetit të tretësirave të niseshtës zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit dhe varësia nga temperatura e vetive reologjike të tij rritet me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit. Sasia zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit [342]. Lee et al. studiuan efektin e zëvendësimit të hidroksipropilit në vetitë fizike dhe reologjike të niseshtës së patates së ëmbël, dhe rezultatet treguan se aftësia e fryrjes dhe tretshmëria në ujë e niseshtës u rrit me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit; Vlera e entalpisë zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit; koeficienti i viskozitetit, viskoziteti kompleks, stresi i rendimentit, viskoziteti kompleks dhe moduli dinamik i tretësirës së niseshtës të gjitha zvogëlohen me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit, indeksit të lëngut dhe faktorit të humbjes Ai rritet me shkallën e zëvendësimit të hidroksipropilit; forca e xhelit të ngjitësit të niseshtës zvogëlohet, qëndrueshmëria e ngrirjes-shkrirjes rritet dhe efekti i sinerezës zvogëlohet [235].

5.1 Materialet dhe pajisjet

5.1.1 Materialet kryesore eksperimentale

5.1.2 Instrumentet dhe pajisjet kryesore

5.2 Metoda eksperimentale

5.2.1 Përgatitja e zgjidhjeve të përbëra

5.2.2 Vetitë reologjike të tretësirave të komponimeve HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS

5.2.2.1 Parimi i analizës reologjike

Njësoj si 2.2.2.1

5.2.2.2 Metoda e provës së modalitetit të rrjedhës

U përdor një kapëse paralele pllaka me një diametër prej 60 mm, dhe ndarja e pllakës ishte vendosur në 1 mm.

1. Ekziston një metodë e provës së rrjedhës para prerjes dhe një tiksotropi me tre faza. Njësoj si 2.2.2.2.
2. Metoda e provës së rrjedhës pa thixotropi të unazës para-qethjes dhe thixotropike. Temperatura e provës është 25 ° C, a. Qethje me shpejtësi në rritje, varg i shkallës së qethjes 0-1000 S-1, kohë qethëse 1 min; b. Qethje e vazhdueshme, shkalla e qethjes 1000 S-1, koha e qethjes 1 min; c. Reduktimi i prerjes së shpejtësisë, diapazoni i shkallës së qethjes është 1000-0S-1, dhe koha e qethjes është 1 min.

5.2.2.3 Metoda e provës së modalitetit të lëkundjes

Është përdorur një pajisje paralele pllake me një diametër prej 60 mm, dhe hapësira e pllakave është vendosur në 1 mm.

1. Spastrim i ndryshueshëm i deformimit. Temperatura e provës 25 ° C, frekuenca 1 Hz, deformimi 0.01-100 %.
2. Skanimi i temperaturës. Frekuenca 1 Hz, deformimi 0,1 %, a. Procesi i ngrohjes, temperatura 5-85 °C, shpejtësia e ngrohjes 2 °C/min; b. Procesi i ftohjes, temperatura 85-5 °C, shpejtësia e ftohjes 2 °C/min. Një vulë vaji silikoni përdoret rreth kampionit për të shmangur humbjen e lagështirës gjatë testimit.
3. Fshirja e frekuencës. Variacioni 0,1 %, frekuenca 1-100 rad/s. Testet u kryen në 5 °C dhe 85 °C, përkatësisht, dhe u ekuilibruan në temperaturën e provës për 5 minuta përpara testimit.

Marrëdhënia midis modulit të ruajtjes G′ dhe modulit të humbjes G″ të tretësirës së polimerit dhe frekuencës këndore ω ndjek një ligj të fuqisë:

ku n′ dhe n″ janë përkatësisht pjerrësitë e log G′-log ω dhe log G″-log ω;

G0′ dhe G0″ janë përkatësisht ndërprerjet e log G′-log ω dhe log G″-log ω.

5.2.3 Mikroskopi optik

5.2.3.1 Parimi i instrumentit

Njësoj si 4.2.3.1

5.2.3.2 Metoda e testimit

Zgjidhja e përbërjes 3% 5: 5 hpmc/HPS u mor në temperatura të ndryshme prej 25 ° C, 45 ° C dhe 85 ° C, ra në një rrëshqitje qelqi të mbajtur në të njëjtën temperaturë, dhe u hodh në një film të hollë. zgjidhje shtrese dhe thahet në të njëjtën temperaturë. Filmat u njollosën me 1% zgjidhje të jodit, të vendosur në fushën e mikroskopit të lehtë për vëzhgim dhe u fotografuan.

5.3 Rezultatet dhe diskutimi

5.3.1 Analiza e modelit të viskozitetit dhe rrjedhës

5.3.1.1 Metoda e provës së rrjedhës pa tiksotropi unaze paraprerëse dhe tiksotropike

Duke përdorur metodën e provës së rrjedhës pa qethur dhe metodën thixotropike të unazës thixotropike, u studiua viskoziteti i zgjidhjes së përbërjes HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të HPS të zëvendësimit hidroksipropil HPS. Rezultatet janë paraqitur në Figurën 5-1. Nga figura mund të shihet se viskoziteti i të gjitha mostrave tregon një prirje në rënie me rritjen e shkallës së qethjes nën veprimin e forcës së qethjes, duke treguar një shkallë të caktuar të fenomenit të rrallimit të qethjes. Shumica e zgjidhjeve ose shkrirjeve polimer me koncentrim të lartë i nënshtrohen disantangmentit të fortë dhe rirregullimit molekular nën qethje, duke shfaqur kështu sjellje të lëngut pseudoplastik [305, 349, 350]. Sidoqoftë, shkallët e rrallimit të qethjes së zgjidhjeve të përbërjes HPMC/HPS të HPS me gradë të ndryshme të zëvendësimit hidroksipropil janë të ndryshme.

Fig. 5-1 Viskozitetet kundrejt shkallës së prerjes së tretësirës HPS/HPMC me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidropropilit të HPS (pa prerje paraprake, simbolet e ngurta dhe të zbrazëta paraqesin respektivisht procesin e shpejtësisë në rritje dhe uljes)

Nga figura mund të shihet se shkalla e viskozitetit dhe rrallimit të qethjes së mostrës së pastër HPS janë më të larta se ato të mostrës së përbërjes HPMC/HPS, ndërsa shkalla e rrallimit të qethjes së zgjidhjes HPMC është më e ulta, kryesisht për shkak se viskoziteti i HPS Në temperaturë të ulët është dukshëm më e lartë se ajo e HPMC. Përveç kësaj, për zgjidhjen e përbërjes HPMC/HPS me të njëjtin raport të përbërë, viskoziteti rritet me shkallën e zëvendësimit të hidroksipropilit HPS. Kjo mund të jetë për shkak se shtimi i grupeve hidroksipropil në molekulat e niseshtës thyen lidhjet e hidrogjenit ndërmolekular dhe kështu çon në shpërbërjen e kokrrizave të niseshtës. Hidroksipropilimi uli ndjeshëm fenomenin e rrallimit të qethjes së niseshtës, dhe fenomeni i rrallimit të qethjes së niseshtës vendase ishte më e dukshme. Me rritjen e vazhdueshme të shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit, shkalla e rrallimit të qethjes së HPS gradualisht u ul.

Të gjitha mostrat kanë unaza thixotropike në kurbën e shkallës së qethjes së qethjes, duke treguar që të gjitha mostrat kanë një shkallë të caktuar të thixotropisë. Forca thixotropike përfaqësohet nga madhësia e zonës së unazës thixotropike. Sa më tiksotropik të jetë mostra [351]. Indeksi i rrjedhjes n dhe koeficienti i viskozitetit K i tretësirës së mostrës mund të llogariten me ligjin e fuqisë Ostwald-de Waele (shih ekuacionin (2-1)).

Tabela 5-1 Indeksi i sjelljes së rrjedhës (n) dhe indeksi i konsistencës së lëngut (K) gjatë procesit të shpejtësisë së rritjes dhe zvogëlimit dhe zonës së lakut tiksotropik të tretësirës HPS/HPMC me shkallë të ndryshme zëvendësimi me hidropropil të HPS në 25 °C

Tabela 5-1 tregon indeksin e rrjedhës N, koeficientin e viskozitetit K dhe zonën e unazës thixotropike të zgjidhjeve të përbërjes HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të HPS të zëvendësimit të hidroksipropilit në procesin e rritjes së prerjes dhe zvogëlimit të prerjes. Nga tabela mund të shihet se indeksi i rrjedhës n të të gjitha mostrave është më pak se 1, duke treguar që të gjitha zgjidhjet e mostrës janë lëngje pseudoplastike. Për sistemin e përbërjes HPMC/HPS me të njëjtën shkallë të zëvendësimit të hidroksipropilit HPS, indeksi i rrjedhës N rritet me rritjen e përmbajtjes së HPMC, duke treguar që shtimi i HPMC bën që zgjidhja e përbërë të shfaqë karakteristika më të forta të lëngut të Njutonit. Sidoqoftë, me rritjen e përmbajtjes së HPMC, koeficienti i viskozitetit K u ul vazhdimisht, duke treguar që shtimi i HPMC uli viskozitetin e zgjidhjes së përbërjes, sepse koeficienti i viskozitetit K ishte në përpjesëtim me viskozitetin. Vlera N dhe vlera e K e HP -ve të pastra me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit në fazën e qethjes në rritje të dyja u ulën me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit, duke treguar që modifikimi i hidroksipropilimit mund të përmirësojë pseudoplastitetin e niseshtës dhe të zvogëlojë viskozitetin e zgjidhjeve të niseshtës. Përkundrazi, vlera e N rritet me rritjen e shkallës së zëvendësimit në fazën në rënie të qethjes, duke treguar që hidroksipropilimi përmirëson sjelljen e lëngut Njutoni të zgjidhjes pas prerjes me shpejtësi të lartë. Vlera N dhe vlera K e sistemit të përbërjes HPMC/HPS u prekën nga të dy hidroksipropilimi HPS dhe HPMC, të cilat ishin rezultat i veprimit të tyre të kombinuar. Krahasuar me fazën në rritje të qethjes, vlerat N të të gjitha mostrave në fazën në rënie të qethjes u bënë më të mëdha, ndërsa vlerat K u bënë më të vogla, duke treguar që viskoziteti i zgjidhjes së përbërjes ishte zvogëluar pas qethjes me shpejtësi të lartë, dhe e Sjellja e lëngut Njutonian të zgjidhjes së përbërjes u përmirësua. .

Sipërfaqja e unazës tiksotropike u zvogëlua me rritjen e përmbajtjes së HPMC, duke treguar se shtimi i HPMC uli tiksotropinë e tretësirës së përbërjes dhe përmirësoi qëndrueshmërinë e tij. Për tretësirën e përbërjes HPMC/HPS me të njëjtin raport përbërësish, sipërfaqja e unazës tiksotropike zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPS, duke treguar se hidroksipropilimi përmirëson stabilitetin e HPS.

5.3.1.2 Metoda e prerjes me metodë thixotropike para-prerjes dhe tre-fazore

Metoda e qethjes me para-qethje u përdor për të studiuar ndryshimin e viskozitetit të zgjidhjes së përbërjes HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të HPS të zëvendësimit të hidroksipropilit me shkallën e qethjes. Rezultatet janë paraqitur në Figurën 5-2. Nga figura mund të shihet se zgjidhja HPMC tregon pothuajse asnjë rrallim të qethjes, ndërsa mostrat e tjera tregojnë rrallimin e qethjes. Kjo është në përputhje me rezultatet e marra me metodën e qethjes pa e prerë paraprakisht. Nga figura mund të shihet gjithashtu se me ritme të ulëta të qethjes, mostra e zëvendësuar shumë hidroksipropil shfaq një rajon të pllajëve.

Fig. 5-2 Viskozitetet kundrejt shkallës së prerjes së tretësirës HPS/HPMC me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidropropilit të HPS (me prerje paraprake)

Viskoziteti i qethjes zero (H0), indeksi i rrjedhës (N) dhe koeficienti i viskozitetit (k) të marra nga montimi tregohen në Tabelën 5-2. Nga tabela, ne mund të shohim që për mostrat e pastër të HPS, vlerat N të marra nga të dyja metodat rriten me shkallën e zëvendësimit, duke treguar që sjellja e ngurtë e zgjidhjes së niseshtës zvogëlohet ndërsa rritet shkalla e zëvendësimit. Me rritjen e përmbajtjes së HPMC, vlerat N të gjitha treguan një prirje në rënie, duke treguar që HPMC uli sjelljen e ngurtë të zgjidhjes. This shows that the qualitative analysis results of the two methods are consistent.

Krahasimi i të dhënave të marra për të njëjtin mostër nën metoda të ndryshme të provës, konstatohet se vlera e n e marrë pas prerjes para-qethjes është gjithmonë më e madhe se ajo e marrë me metodën pa qethje, gjë që tregon se sistemi i përbërë i marrë nga para -Metoda e mbajtjes është një e ngurtë, sjellja është më e ulët se ajo e matur me metodën pa qethur. Kjo për shkak se rezultati përfundimtar i marrë në provë pa para-qethje është në të vërtetë rezultat i veprimit të kombinuar të shkallës së qethjes dhe kohës së qethjes, ndërsa metoda e provës me para-qethje eliminon efektin thixotropik nga qethja e lartë për një periudhë të caktuar të koha. Prandaj, kjo metodë mund të përcaktojë më saktë fenomenin e rrallimit të qethjes dhe karakteristikat e rrjedhës së sistemit të përbërjes.

From the table, we can also see that for the same compounding ratio (5:5), the n value of the compounding system is close to 1, and the pre-sheared n increases with the degree of hydroxypropyl substitution It shows that HPMC is a continuous phase in the compound system, and HPMC has a stronger effect on starch samples with low hydroxypropyl substitution degree, which is consistent with the result that the n value increases with the increase of substitution degree without pre-shearing on the contrary. The K values of the compound systems with different degrees of substitution in the two methods are similar, and there is no particularly obvious trend, while the zero-shear viscosity shows a clear downward trend, because the zero-shear viscosity is independent of the shear norma. The intrinsic viscosity can accurately reflect the properties of the substance itself.

Fig. 5-3 Tre Thixotropia Interval Tre Interval i zgjidhjes së përzierjes HPS/HPMC me shkallë të ndryshme të zëvendësimit hidropropil të HPS

Metoda tiksotropike me tre faza u përdor për të studiuar efektin e shkallëve të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të niseshtës hidroksipropil në vetitë tiksotropike të sistemit të përbërjes. Nga Figura 5-3 mund të shihet se në fazën e prerjes së ulët, viskoziteti i tretësirës zvogëlohet me rritjen e përmbajtjes së HPMC dhe zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit, që është në përputhje me ligjin e viskozitetit të prerjes zero.

The degree of structural recovery after different time in the recovery stage is expressed by the viscosity recovery rate DSR, and the calculation method is shown in 2.3.2. It can be seen from Table 5-2 that within the same recovery time, the DSR of pure HPS is significantly lower than that of pure HPMC, which is mainly because the HPMC molecule is a rigid chain, and its relaxation time is short, and Struktura mund të rikuperohet brenda një kohe të shkurtër. shërohem. While HPS is a flexible chain, its relaxation time is long, and the structure recovery takes a long time. With the increase of substitution degree, the DSR of pure HPS decreases with the increase of substitution degree, indicating that hydroxypropylation improves the flexibility of starch molecular chain and makes the relaxation time of HPS longer. DSR e zgjidhjes së përbërjes është më e ulët se ajo e HPS të pastër dhe mostrave të pastra HPMC, por me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HP Rritja e zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS. Ajo zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit radikal, i cili është në përputhje me rezultatet pa qethur.

Tabela 5-2 Viskoziteti i qethjes zero (H0), indeksi i sjelljes së rrjedhës (N), indeksi i konsistencës së lëngut (k) gjatë rritjes së shkallës dhe shkallës së rikuperimit të strukturës (DSR) pas një kohe të caktuar rikuperimi për zgjidhjen HPS/HPMC me hidropropil të ndryshëm Shkalla e zëvendësimit të HPS në 25 ° C

5.3.2 Rajoni linear viskelastik

Dihet se për hidrocentralet, moduli i ruajtjes G ′ përcaktohet nga ngurtësia, forca dhe numri i zinxhirëve molekularë efektivë, dhe moduli i humbjes G ′ ′ përcaktohet nga migrimi, lëvizja dhe fërkimi i molekulave të vogla dhe grupeve funksionale . Përcaktohet nga konsumi i energjisë fërkuese siç janë dridhja dhe rrotullimi. Shenja e ekzistencës së kryqëzimit të modulit të ruajtjes G ′ dhe modulit të humbjes G ″ (d.m.th. Tan δ = 1). Kalimi nga zgjidhja në xhel quhet pika e xhelit. Moduli i ruajtjes G ′ dhe moduli i humbjes G ″ shpesh përdoren për të studiuar sjelljen e gelacionit, shkallën e formimit dhe vetitë strukturore të strukturës së rrjetit të xhelit [352]. Ato gjithashtu mund të pasqyrojnë zhvillimin e strukturës së brendshme dhe strukturën molekulare gjatë formimit të strukturës së rrjetit xhel. bashkëveprimi [353].

Figura 5-4 tregon kthesat e spastrimit të tendosjes së zgjidhjeve të përbërjes HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të HPS të zëvendësimit të hidroksipropilit në një frekuencë prej 1 Hz dhe një gamë të tendosjeve prej 0.01%-100%. Nga figura mund të shihet se në zonën më të ulët të deformimit (0.01-1%), të gjitha mostrat përveç HPMC janë G ′> G ″, duke treguar një gjendje xhel. Për HPMC, G ′ është në të gjithë formën, diapazoni i ndryshueshëm është gjithmonë më pak se G ”, duke treguar që HPMC është në gjendje zgjidhjeje. Për më tepër, varësia e deformimit të viskelasticitetit të mostrave të ndryshme është e ndryshme. Për mostrën G80, varësia e frekuencës së viskelasticitetit është më e qartë: kur deformimi është më i madh se 0.3%, shihet se G 'gradualisht zvogëlohet, i shoqëruar me një rritje të konsiderueshme në g ". rritje, si dhe një rritje të konsiderueshme në Tan δ; dhe kryqëzohet kur shuma e deformimit është 1.7%, gjë që tregon se struktura e rrjetit xhel të G80 është dëmtuar rëndë pasi shuma e deformimit tejkalon 1.7%, dhe është në një gjendje zgjidhjeje.

Fig. 5-4 Moduli i ruajtjes (G′) dhe moduli i humbjes (G″) kundrejt sforcimit për HPS/HPMC përzihet me shkallën e ndryshme të zëvendësimit të hidroipropilit të HPS (Simbolet e ngurta dhe të zbrazëta paraqesin G′ dhe G″, përkatësisht)

Fig. 5-5 TAN Δ vs tendosja për zgjidhjen e përzierjes HPMC/HPS me shkallën e ndryshme të zëvendësimit hidropropil të HPS

It can be seen from the figure that the linear viscoelastic region of pure HPS is obviously narrowed with the decrease of hydroxypropyl substitution degree. In other words, as the HPS hydroxypropyl degree of substitution increases, the significant changes in the tan δ curve tend to appear in the higher deformation amount range. Në veçanti, rajoni linear viskelastik i G80 është më i ngushtë nga të gjitha mostrat. Prandaj, rajoni linear viskelastik i G80 përdoret për të përcaktuar

Kriteret për përcaktimin e vlerës së variablit të deformimit në serinë e mëposhtme të testeve. Për sistemin e komponimeve HPMC/HPS me të njëjtin raport përbërësish, rajoni viskoelastik linear gjithashtu ngushtohet me uljen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS, por efekti tkurrje i shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit në rajonin viskoelastik linear nuk është aq i dukshëm.

5.3.3 Karakteristikat viskoelastike gjatë ngrohjes dhe ftohjes

Karakteristikat dinamike viskoelastike të zgjidhjeve të përbërjes HPMC/HPS të HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit janë paraqitur në figurën 5-6. Siç shihet nga figura, HPMC shfaq katër faza gjatë procesit të ngrohjes: një rajon fillestar i pllajëve, dy faza të formimit të strukturës dhe një rajon i fundit i pllajëve. In the initial plateau stage, G′ < G″, the values of G′ and G″ are small, and tend to decrease slightly with the increase of temperature, showing the common liquid viscoelastic behavior. The thermal gelation of HPMC has two distinct stages of structure formation bounded by the intersection of G′ and G″ (that is, the solution-gel transition point, around 49 °C), which is consistent with previous reports. I qëndrueshëm [160, 354]. Në temperaturë të lartë, për shkak të shoqatës hidrofobike dhe shoqatës hidrofile, HPMC gradualisht formon një strukturë ndër-rrjetore [344, 355, 356]. Në rajonin e pllajëve të bishtit, vlerat e G ′ dhe G ″ janë të larta, gjë që tregon që struktura e rrjetit të xhelit HPMC është formuar plotësisht.

Këto katër faza të HPMC shfaqen në mënyrë sekuenciale në rend të kundërt ndërsa temperatura zvogëlohet. Kryqëzimi i G ′ dhe G ″ zhvendoset në rajonin e temperaturës së ulët në rreth 32 ° C gjatë fazës së ftohjes, e cila mund të jetë për shkak të histerezës [208] ose efektit të kondensimit të zinxhirit në temperaturë të ulët [355]. Ngjashëm me HPMC, mostra të tjera gjatë procesit të ngrohjes ka edhe katër faza në, dhe fenomeni i kthyeshëm ndodh gjatë procesit të ftohjes. Sidoqoftë, mund të shihet nga figura se G80 dhe A939 tregojnë një proces të thjeshtuar pa kryqëzim midis G 'dhe G ", dhe kurba e G80 as nuk shfaqet. Zona e platformës në pjesën e pasme.

Për HPS të pastër, një shkallë më e lartë e zëvendësimit të hidroksipropilit mund të zhvendoset si temperaturat fillestare ashtu edhe ato përfundimtare të formimit të xhelit, veçanërisht temperaturën fillestare, e cila është 61 ° C për G80, A939 dhe A1081, përkatësisht. , 62 ° C dhe 54 ° C. Përveç kësaj, për mostrat HPMC/HPS me të njëjtin raport të përbërë, pasi shkalla e zëvendësimit rritet, vlerat e G ′ dhe G ″ të dy kanë tendencë të ulen, e cila është në përputhje me rezultatet e studimeve të mëparshme [357, 358]. Ndërsa rritet shkalla e zëvendësimit, cilësi e xhelit bëhet e butë. Prandaj, hidroksipropilimi prish strukturën e porositur të niseshtës vendase dhe përmirëson hidrofilitetin e tij [343].

Për mostrat e përbërjes HPMC/HPS, të dy G ′ dhe G ″ u ulën me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPS, i cili ishte në përputhje me rezultatet e HPS të pastër. Për më tepër, me shtimin e HPMC, shkalla e zëvendësimit pati një efekt të rëndësishëm në G ′ efekti me G ”bëhet më pak i theksuar.

Kthesat viskelastike të të gjitha mostrave të përbërë HPMC/HPS treguan të njëjtin prirje, e cila korrespondonte me HPS në temperaturë të ulët dhe HPMC në temperaturë të lartë. Me fjalë të tjera, në temperaturë të ulët, HPS mbizotëron në vetitë viskelastike të sistemit të përbërë, ndërsa në temperaturë të lartë HPMC përcakton vetitë viskoelastike të sistemit të përbërë. Ky rezultat i atribuohet kryesisht HPMC. Në veçanti, HPS është një xhel i ftohtë, i cili ndryshon nga një gjendje xhel në një gjendje zgjidhjeje kur nxehet; Përkundrazi, HPMC është një xhel i nxehtë, i cili gradualisht formon një xhel me rritjen e strukturës së rrjetit të temperaturës. Për sistemin e përbërjes HPMC/HPS, në temperaturë të ulët, vetitë e xhelit të sistemit të përbërjes kontribuohen kryesisht nga xhel i ftohtë HPS, dhe në temperaturë të lartë, në temperatura të ngrohta, gelation e HPMC mbizotëron në sistemin e përbërjes.

Fig. 5-6 Moduli i ruajtjes (G ′), moduli i humbjes (G ″) dhe TAN Δ kundrejt temperaturës për tretësirën e përzierjes HPS/HPMC me shkallën e ndryshme të zëvendësimit hidroypropil të HPS

Moduli i sistemit të përbërë HPMC/HPS, siç pritej, është midis modulit të HPMC të pastër dhe HPS të pastër. Për më tepër, sistemi kompleks shfaq G ′> G ″ në të gjithë gamën e skanimit të temperaturës, gjë që tregon që të dy HPMC dhe HPS mund të formojnë lidhje hidrogjeni ndërmolekulare me molekula uji, përkatësisht, dhe gjithashtu mund të formojnë lidhje hidrogjen intermolekulare me njëri -tjetrin. Përveç kësaj, në kurbën e faktorit të humbjes, të gjitha sistemet komplekse kanë një kulm TAN Δ në rreth 45 ° C, duke treguar që tranzicioni i fazës së vazhdueshme ka ndodhur në sistemin kompleks. Ky tranzicion fazor do të diskutohet në 5.3.6 tjetër. Vazhdoni diskutimin.

5.3.4 Efekti i temperaturës në viskozitetin e përbërë

Të kuptuarit e efektit të temperaturës në vetitë reologjike të materialeve është i rëndësishëm për shkak të gamës së gjerë të temperaturave që mund të ndodhin gjatë përpunimit dhe ruajtjes [359, 360]. Në intervalin prej 5 ° C-85 ° C, efekti i temperaturës në viskozitetin kompleks të zgjidhjeve të përbërjes HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të HPS të zëvendësimit të hidroksipropilit është treguar në figurën 5-7. Nga figura 5-7 (a), shihet se viskoziteti kompleks i HPS i pastër zvogëlohet ndjeshëm me rritjen e temperaturës; Viskoziteti i HPMC i pastër zvogëlohet pak nga fillestari në 45 ° C me rritjen e temperaturës. përmirësohet

The viscosity curves of all compound samples showed similar trends with temperature, first decreasing with increasing temperature and then increasing with increasing temperature. In addition, the viscosity of the compounded samples is closer to that of HPS at low temperature and closer to that of HPMC at high temperature. This result is also related to the peculiar gelation behavior of both HPMC and HPS. The viscosity curve of the compounded sample showed a rapid transition at 45 °C, probably due to a phase transition in the HPMC/HPS compounded system. However, it is worth noting that the viscosity of the G80/HPMC 5:5 compound sample at high temperature is higher than that of pure HPMC, which is mainly due to the higher intrinsic viscosity of G80 at high temperature [361]. Nën të njëjtin raport të përbërjes, viskoziteti i përbërë i sistemit të kompleksit zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPS. Prandaj, futja e grupeve hidroksipropil në molekula niseshte mund të çojë në thyerjen e lidhjeve të hidrogjenit intramolekular në molekulat e niseshtës.

Fig. 5-7 Viskoziteti kompleks kundrejt temperaturës për përzierjet HPS/HPMC me shkallën e ndryshme të zëvendësimit hidroypropil të HPS

Efekti i temperaturës në viskozitetin kompleks të sistemit të përbërjes HPMC/HPS përputhet me marrëdhënien Arrhenius brenda një diapazoni të caktuar të temperaturës, dhe viskoziteti kompleks ka një marrëdhënie eksponenciale me temperaturën. Ekuacioni i Arrhenius është si më poshtë:

Midis tyre, η* është viskoziteti kompleks, pa s;

A është një konstante, pa s;

T është temperatura absolute, k;

R është konstanta e gazit, 8.3144 J · mol -1 · k - 1;

E është energjia e aktivizimit, J · mol - 1.

Pajisur sipas formulës (5-3), kurba e temperaturës së viskozitetit të sistemit të përbërjes mund të ndahet në dy pjesë sipas pikut TAN Δ në 45 ° C; Sistemi i përbërjes në 5 ° C-45 ° C dhe 45 ° C-85 ° Vlerat e energjisë së aktivizimit E dhe konstanta A e marrë nga montimi në rangun e C janë paraqitur në Tabelën 5-3. Vlerat e llogaritura të energjisë së aktivizimit E janë midis −174 kJ · mol - 1 dhe 124 kJ · mol - 1, dhe vlerat e konstantës A janë midis 6.24 × 10−11 Pa · S dhe 1.99 × 1028 Pa · S. Brenda intervalit të montimit, koeficientët e korrelacionit të montuar ishin më të larta (R2 = 0.9071 –0.9892) përveç mostrës G80/HPMC. Mostra G80/HPMC ka një koeficient të korrelacionit më të ulët (R2 = 0.4435) në intervalin e temperaturës prej 45 ° C - 85 ° C, i cili mund të jetë për shkak të ngurtësisë së qenësishme më të lartë të G80 dhe peshës së tij më të shpejtë në krahasim me shkallën tjetër të kristalizimit të HPS [ 362]. Kjo pronë e G80 e bën më shumë të ngjarë të formojë komponime jo-homogjene kur komplikohet me HPMC.

Në intervalin e temperaturës prej 5 ° C - 45 ° C, vlera E e mostrës së përbërë HPMC/HPS është pak më e ulët se ajo e HPS e pastër, e cila mund të jetë për shkak të ndërveprimit midis HPS dhe HPMC. Ulni varësinë e temperaturës së viskozitetit. Vlera E e HPMC e pastër është më e lartë se ajo e mostrave të tjera. Energjitë e aktivizimit për të gjitha mostrat që përmbajnë niseshte ishin vlera të ulëta pozitive, duke treguar që në temperatura më të ulëta, ulja e viskozitetit me temperaturën ishte më pak e theksuar dhe formulimet shfaqën një strukturë të ngjashme me niseshte.

Tabela 5-3 Parametrat e ekuacionit Arrhenius (E: Energjia e Aktivizimit; A: Konstante; R 2: Koeficienti i përcaktimit) nga Eq. (1) për përzierjet HPS/HPMC me shkallë të ndryshme të hidroksipropilimit të HPS

Sidoqoftë, në intervalin më të lartë të temperaturës prej 45 ° C - 85 ° C, vlera E ndryshoi në mënyrë cilësore midis mostrave të përbërë të pastër HPS dhe HPMC/HPS, dhe vlera E e HPSS e pastër ishte 45.6 kJ · Mol - 1 - në rangun e 124 kJ · mol -1, vlerat E të komplekseve janë në rangun e -3.77 kJ · mol -1– -72.2 kJ · mol -1. Ky ndryshim demonstron efektin e fortë të HPMC në energjinë e aktivizimit të sistemit kompleks, pasi vlera E e HPMC e pastër është -174 kJ mol -1. Vlerat E të HPMC të pastër dhe sistemit të përbërë janë negative, gjë që tregon se në temperatura më të larta, viskoziteti rritet me rritjen e temperaturës, dhe përbërja shfaq cilësi të sjelljes të ngjashme me HPMC.

Figurat 5-8 tregojnë kthesat e spastrimit të frekuencës në 5 ° C të zgjidhjeve të përbërjes HPMC/HPS të HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit. Nga figura mund të shihet se HPS e pastër shfaq sjellje tipike të ngurta (G ′> G ″), ndërsa HPMC është sjellje e ngjashme me lëngun (G ′ <G ″). Të gjitha formulimet HPMC/HPS shfaqën sjellje të ngurta. Për shumicën e mostrave, të dy G ′ dhe G ″ rriten me frekuencë në rritje, duke treguar që sjellja e ngurtë e materialit është e fortë.

HPMC të pastër shfaqin një varësi të qartë të frekuencës që është e vështirë të shihet në mostrat e pastra të HPS. Siç pritej, sistemi kompleks HPMC/HPS shfaqi një shkallë të caktuar të varësisë nga frekuenca. Për të gjitha mostrat që përmbajnë HPS, N ′ është gjithmonë më e ulët se N ″, dhe G ″ shfaq një varësi më të fortë të frekuencës sesa G ′, duke treguar që këto mostra janë më elastike sesa viskoze [352, 359, 363]. Prandaj, performanca e mostrave të komplikuara përcaktohet kryesisht nga HPS, që është kryesisht sepse HPMC paraqet një gjendje të ulët të zgjidhjes së viskozitetit në temperaturë të ulët.

Table 5-4 n′, n″, G0′ and G0″ for HPS/HPMC with different hydropropyl substitution degree of HPS at 5 °C as determined from Eqs. (5-1) dhe (5-2)

Fig. 5-8 Moduli i ruajtjes (G ′) dhe moduli i humbjes (G ″) kundrejt frekuencës për përzierjet HPS/HPMC me shkallën e ndryshme të zëvendësimit hidroypropil të HPS në 5 ° C

HPMC të pastër shfaqin një varësi të qartë të frekuencës që është e vështirë të shihet në mostrat e pastra të HPS. Siç pritej për kompleksin HPMC/HPS, sistemi i ligandëve shfaqi një shkallë të caktuar të varësisë nga frekuenca. Për të gjitha mostrat që përmbajnë HPS, N ′ është gjithmonë më e ulët se N ″, dhe G ″ shfaq një varësi më të fortë të frekuencës sesa G ′, duke treguar që këto mostra janë më elastike sesa viskoze [352, 359, 363]. Therefore, the performance of the compounded samples is mainly determined by HPS, which is mainly because HPMC presents a lower viscosity solution state at low temperature.

Figurat 5-9 tregojnë kthesat e spastrimit të frekuencës së zgjidhjeve të përbërjes HPMC/HPS të HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit në 85 ° C. Siç shihet nga figura, të gjitha mostrat e tjera të HPS përveç A1081 shfaqën sjellje tipike të ngurta. Për A1081, vlerat e G 'dhe G "janë shumë afër, dhe G' është pak më e vogël se G", gjë që tregon se A1081 sillet si një lëng.

Kjo mund të jetë për shkak se A1081 është një xhel i ftohtë dhe i nënshtrohet një tranzicioni xhel në solucion në temperaturë të lartë. Nga ana tjetër, për mostrat me të njëjtin raport të përbërë, vlerat e N ′, N ″, G0 ′ dhe G0 ″ (Tabela 5-5) të gjitha u ulën me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit, duke treguar që hidroksipropilimi uli solid- si sjellja e niseshtës në temperaturë të lartë (85 ° C). Në veçanti, N ′ dhe N ″ e G80 janë afër 0, duke treguar sjellje të fortë të ngurtë; Në të kundërt, vlerat N ′ dhe N ‘të A1081 janë afër 1, duke treguar sjellje të fortë të lëngjeve. Këto vlera n 'dhe n ”janë në përputhje me të dhënat për g' dhe g”. Për më tepër, siç shihet nga figurat 5-9, shkalla e zëvendësimit të hidroksipropilit mund të përmirësojë ndjeshëm varësinë e frekuencës së HP-ve në temperaturë të lartë.

Fig. 5-9 Moduli i ruajtjes (G ′) dhe moduli i humbjes (G ″) kundrejt frekuencës për përzierjet HPS/HPMC me shkallën e ndryshme të zëvendësimit hidroypropil të HPS në 85 ° C

Për sistemin e përbërjes HPMC/HPS, vlerat e N ′ dhe N ″ janë të dy afër 0, dhe G0 ′ është dukshëm më e lartë se G0 (Tabela ″ 5-5), duke konfirmuar sjelljen e tij të ngurtë. Nga ana tjetër, zëvendësimi më i lartë i hidroksipropilit mund të zhvendosë HPS nga sjellja e ngurtë në të ngjashme me lëngun, një fenomen që nuk ndodh në zgjidhjet e ndërlikuara. Përveç kësaj, për sistemin e përbërë të shtuar me HPMC, me rritjen e frekuencës, të dy G 'dhe G ”mbetën relativisht të qëndrueshme, dhe vlerat e N' dhe N” ishin afër atyre të HPMC. Të gjitha këto rezultate sugjerojnë që HPMC mbizotëron në viskelasticitetin e sistemit të përbërë në temperaturë të lartë prej 85 ° C.

5.3.6 Morfologjia e sistemit të përbërë HPMC/HPS

Tranzicioni fazor i sistemit të përbërjes HPMC/HPS u studiua nga mikroskopi optik i ngjyrosjes së jodit. Sistemi i përbërjes HPMC/HPS me një raport të përbërë prej 5: 5 u testua në 25 ° C, 45 ° C dhe 85 ° C. Imazhet e mikroskopit të dritës me njolla më poshtë janë paraqitur në figurat 5-10. Nga figura mund të shihet se pas ngjyrosjes me jod, faza e HPS është e lyer në një ngjyrë më të errët, dhe faza HPMC tregon një ngjyrë më të lehtë sepse nuk mund të ngjyroset nga jodi. Prandaj, të dy fazat e HPMC/HPS mund të dallohen qartë. Në temperatura më të larta, zona e rajoneve të errëta (faza e HPS) rritet dhe zona e rajoneve të ndritshme (faza HPMC) zvogëlohet. Në veçanti, në 25 ° C, HPMC (ngjyra e ndritshme) është faza e vazhdueshme në sistemin e përbërë HPMC/HPS, dhe faza e vogël sferike HPS (ngjyra e errët) shpërndahet në fazën e vazhdueshme të HPMC. Në të kundërt, në 85 ° C, HPMC u bë një fazë e shpërndarë shumë e vogël dhe në mënyrë të parregullt e shpërndarë në fazën e vazhdueshme të HPS.

Fig. 5-8 Morfologjitë e përzierjes së ngjyrosur 1: 1 hpmc/hps në 25 ° C, 45 ° C dhe 85 ° C

Me rritjen e temperaturës, duhet të ketë një pikë tranzicioni të morfologjisë fazore të fazës së vazhdueshme nga HPMC në HPS në sistemin e përbërjes HPMC/HPS. Në teori, ajo duhet të ndodhë kur viskoziteti i HPMC dhe HPS është i njëjtë ose shumë i ngjashëm. Siç shihet nga mikrografitë 45 ° C në figurat 5-10, diagrami tipik i fazës "ish-ishull" nuk shfaqet, por vërehet një fazë bashkë-vazhduese. Ky vëzhgim konfirmon gjithashtu faktin se një tranzicion fazor i fazës së vazhdueshme mund të ketë ndodhur në kulmin TAN Δ në kurbën e faktorit të shpërndarjes së temperaturës të diskutuar në 5.3.3.

Nga figura mund të shihet gjithashtu se në temperaturë të ulët (25 ° C), disa pjesë të fazës së errët të shpërndarë HPS tregojnë një shkallë të caktuar të ngjyrës së ndritshme, e cila mund të jetë për shkak se një pjesë e fazës HPMC ekziston në fazën e HPS në HPS në forma e një faze të shpërndarë. mes Rastësisht, në temperaturë të lartë (85 ° C), disa grimca të vogla të errëta shpërndahen në fazën e shpërndarë me ngjyra të ndritshme HPMC, dhe këto grimca të vogla të errëta janë HPS e fazës së vazhdueshme. Këto vëzhgime sugjerojnë që një shkallë e caktuar e mesofazës ekziston në sistemin e përbërjes HPMC-HPS, duke treguar kështu që HPMC ka një përputhshmëri të caktuar me HPS.

5.3.7 Diagrami skematik i tranzicionit fazor të sistemit të përbërjes HPMC/HPS

Based on the classical rheological behavior of polymer solutions and composite gel points [216, 232] and the comparison with the complexes discussed in the paper, a principle model for the structural transformation of HPMC/HPS complexes with temperature is proposed, as shown in Fig .

Fig. 5-11 Strukturat skematike të tranzicionit sol-xhel të HPMC (A); HPS (B); dhe HPMC/HPS (C)

Sjellja e xhelit të HPMC dhe mekanizmi i saj i lidhur me zgjidhjen-xhel të tij të lidhura janë studiuar shumë [159, 160, 207, 208]. Një nga të pranuarit gjerësisht është se zinxhirët HPMC ekzistojnë në zgjidhje në formën e paketave të grumbulluara. Këto grupime janë të ndërlidhura duke mbështjellur disa struktura celuloze të pasigurta ose të tretshme të tretshme, dhe janë të lidhura me rajone të zëvendësuara dendur nga grumbullimi hidrofobik i grupeve metil dhe grupeve hidroksil. Në temperaturë të ulët, molekulat e ujit formojnë struktura të ngjashme me kafazin jashtë grupeve metil hidrofobike dhe strukturave të guaskës së ujit jashtë grupeve hidrofile siç janë grupet hidroksil, duke parandaluar HPMC të formojë lidhje hidrogjeni ndërvepruese në temperatura të ulëta. Ndërsa rritet temperatura, HPMC thith energjinë dhe këto struktura të kafazit dhe guaskës së ujit janë prishur, që është kinetika e tranzicionit të zgjidhjes-xhel. Prishja e kafazit të ujit dhe guaskës së ujit ekspozon grupet metil dhe hidroksipropil në mjedisin ujor, duke rezultuar në një rritje të konsiderueshme të vëllimit të lirë. Në temperaturë më të lartë, për shkak të shoqërimit hidrofobik të grupeve hidrofobike dhe shoqatës hidrofile të grupeve hidrofile, përfundimisht formohet struktura e rrjetit tre-dimensionale të xhelit, siç tregohet në figurën 5-11 (a).

After starch gelatinization, amylose dissolves from starch granules to form a hollow single helical structure, which is continuously wound and finally presents a state of random coils. Kjo strukturë me një helika formon një zgavër hidrofobike në pjesën e brendshme dhe një sipërfaqe hidrofile në pjesën e jashtme. Kjo strukturë e dendur e niseshtës i jep asaj me stabilitet më të mirë [230-232]. Prandaj, HPS ekziston në formën e mbështjelljeve të ndryshueshme të rastësishme me disa segmente spirale të shtrira në tretësirë ​​ujore në temperaturë të lartë. Ndërsa temperatura zvogëlohet, lidhjet e hidrogjenit midis HPS dhe molekulave të ujit prishen dhe uji i lidhur humbet. Më në fund, formohet një strukturë e rrjetit tre-dimensionale për shkak të formimit të lidhjeve të hidrogjenit midis zinxhirëve molekularë, dhe formohet një xhel, siç tregohet në figurën 5-11 (b).

Zakonisht, kur dy përbërës me viskozitete shumë të ndryshme janë të ndërlikuara, përbërësi i lartë i viskozitetit ka tendencë të formojë një fazë të shpërndarë dhe shpërndahet në fazën e vazhdueshme të përbërësit të ulët të viskozitetit. Në temperatura të ulëta, viskoziteti i HPMC është dukshëm më i ulët se ai i HPS. Prandaj, HPMC formon një fazë të vazhdueshme që rrethon fazën e xhelit HPS me viskozitet të lartë. Në skajet e dy fazave, grupet hidroksil në zinxhirët HPMC humbasin një pjesë të ujit të lidhur dhe formojnë lidhje hidrogjeni ndërmolekular me zinxhirët molekularë HPS. Gjatë procesit të ngrohjes, zinxhirët molekularë HPS lëvizën për shkak të thithjes së energjisë së mjaftueshme dhe formuan lidhje hidrogjeni me molekula uji, duke rezultuar në këputje të strukturës së xhelit. Në të njëjtën kohë, struktura e kafazit të ujit dhe struktura e shellit të ujit në zinxhirin HPMC u shkatërruan dhe u shpërngulën gradualisht për të ekspozuar grupe hidrofile dhe grupime hidrofobike. Në temperaturë të lartë, HPMC formon një strukturë të rrjetit xhel për shkak të lidhjeve të hidrogjenit ndërmolekular dhe shoqatës hidrofobike, dhe kështu bëhet një fazë e shpërndarë me viskozitet të lartë të shpërndarë në fazën e vazhdueshme të HPS të mbështjelljeve të rastit, siç tregohet në figurën 5-11 (c). Prandaj, HPS dhe HPMC mbizotëruan në vetitë reologjike, vetitë e xhelit dhe morfologjinë fazore të xhelave të përbërë në temperatura të ulëta dhe të larta, përkatësisht.

Futja e grupeve hidroksipropil në molekulat e niseshtës thyen strukturën e saj të brendshme të lidhura të hidrogjenit intramolekular, në mënyrë që molekulat e amilozës gelatinizuese të jenë në gjendje të fryrë dhe të shtrirë, gjë që rrit vëllimin efektiv të hidratimit të molekulave dhe pengon tendencën e molekulave të niseshtes për të ngatërruar rastësisht rastësisht. në tretësirë ​​ujore [362]. Prandaj, vetitë e mëdha dhe hidrofile të hidroksipropilit e bëjnë rekombinimin e zinxhirëve molekularë të amilozës dhe formimin e rajoneve ndërlidhëse të vështira [233]. Prandaj, me uljen e temperaturës, krahasuar me niseshtën vendase, HPS ka tendencë të formojë një strukturë më të lirshme dhe më të butë të rrjetit të xhelit.

Me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit, ekzistojnë fragmente spirale më të shtrira në zgjidhjen HPS, të cilat mund të formojnë më shumë lidhje hidrogjeni ndërmolekulare me zinxhirin molekular HPMC në kufirin e dy fazave, duke formuar kështu një strukturë më uniforme. Për më tepër, hidroksipropilimi zvogëlon viskozitetin e niseshtës, gjë që zvogëlon ndryshimin e viskozitetit midis HPMC dhe HPS në formulim. Prandaj, pika e tranzicionit fazor në sistemin kompleks HPMC/HPS zhvendoset në temperaturë të ulët me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPS. Kjo mund të konfirmohet nga ndryshimi i papritur i viskozitetit me temperaturën e mostrave të rikonstruktuara në 5.3.4.

5.4 Përmbledhje e Kapitullit

Në këtë kapitull, u përgatitën zgjidhje të ndryshme të zëvendësimit të HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit HPS, dhe efekti i shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPS në vetitë reologjike dhe vetitë e xhelit të sistemit të përbërë të ftohtë dhe të nxehtë të HPS/HPS u hetua nga rheometri. Shpërndarja fazore e sistemit të përbërë të ftohtë dhe të nxehtë të xhelit HPMC/HPS u studiua nga analiza e mikroskopit optik të ngjyrosjes së jodit. Gjetjet kryesore janë si më poshtë:

1. Në temperaturën e dhomës, viskoziteti dhe rrallimi i qethjes së zgjidhjes së përbërjes HPMC/HPS u ul me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS. Kjo është kryesisht për shkak se futja e grupit hidroksipropil në molekulën e niseshtës shkatërron strukturën e tij të lidhjes së hidrogjenit intramolekular dhe përmirëson hidrofilitetin e niseshtës.
2. Në temperaturën e dhomës, viskoziteti zero me qethje H0, indeksi i rrjedhës N, dhe koeficienti i viskozitetit K të zgjidhjeve të përbërjes HPMC/HPS preken nga të dy HPMC dhe hidroksipropilimi. Me rritjen e përmbajtjes së HPMC, viskoziteti zero i qethjes H0 zvogëlohet, indeksi i rrjedhës N rritet, dhe koeficienti i viskozitetit K zvogëlohet; Viskoziteti i qethjes zero H0, indeksi i rrjedhës N dhe koeficienti i viskozitetit K të HP -ve të pastra rriten të gjitha me hidroksil me rritjen e shkallës së zëvendësimit të propilit, bëhet më i vogël; Por për sistemin e kompleksit, viskoziteti zero i qethjes H0 zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit, ndërsa indeksi i rrjedhës N dhe viskoziteti konstant K rriten me rritjen e shkallës së zëvendësimit.
3. Metoda e qethjes me pre-qethëse dhe thixotropia me tre faza mund të pasqyrojë më saktë viskozitetin, vetitë e rrjedhës dhe thixotropy të zgjidhjes së përbërë.
4. Regjioni linear viskelastik i sistemit të përbërjes HPMC/HPS ngushtohet me uljen e shkallës së zëvendësimit hidroksipropil të HPS.
5. Në këtë sistem të përbërë të xhelit të nxehtë të ftohtë, HPMC dhe HPS mund të formojnë faza të vazhdueshme në temperatura të ulëta dhe të larta, përkatësisht. Ky ndryshim i strukturës fazore mund të ndikojë ndjeshëm në viskozitetin kompleks, vetitë viskoelastike, varësinë e frekuencës dhe vetitë e xhelit të xhelit kompleks.
6. Si faza të shpërndara, HPMC dhe HPS mund të përcaktojnë vetitë reologjike dhe vetitë e xhelit të sistemeve të përbërjes HPMC/HPS në temperatura të larta dhe të ulëta, përkatësisht. Kthesat viskelastike të mostrave të përbërë HPMC/HPS ishin në përputhje me HPS në temperaturë të ulët dhe HPMC në temperaturë të lartë.
7. Shkalla e ndryshme e modifikimit kimik të strukturës së niseshtës gjithashtu pati një efekt të rëndësishëm në vetitë e xhelit. Rezultatet tregojnë se viskoziteti kompleks, moduli i ruajtjes dhe moduli i humbjes të gjitha ulen me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPS. Prandaj, hidroksipropilimi i niseshtës amtare mund të prishë strukturën e tij të porositur dhe të rrisë hidrofilitetin e niseshtës, duke rezultuar në një strukturë të butë xhel.
8. Hidroksipropilimi mund të zvogëlojë sjelljen e ngurtë të zgjidhjeve të niseshtës në temperaturë të ulët dhe sjelljen e ngjashme me lëngun në temperaturë të lartë. Në temperaturë të ulët, vlerat e N ′ dhe N ″ u bënë më të mëdha me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPS; Në temperaturë të lartë, vlerat N ′ dhe N ″ u bënë më të vogla me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPS.
9. U krijua marrëdhënie midis mikrostrukturës, vetive reologjike dhe vetive të xhelit të sistemit të përbërë HPMC/HPS. Të dy ndryshimi i papritur në kurbën e viskozitetit të sistemit të përbërë dhe pikën e TAN Δ në kurbën e faktorit të humbjes shfaqen në 45 ° C, i cili është në përputhje me fenomenin e fazës së vazhdueshme të vërejtur në mikrograf (në 45 ° C).

Si përmbledhje, sistemi i përbërë i xhelit të ftohtë HPMC/HPS të ftohtë tregon morfologji dhe veti të fazës së veçantë të kontrolluar nga temperatura. Përmes modifikimeve të ndryshme kimike të niseshtës dhe celulozës, sistemi i përbërjes së ftohtë dhe të nxehtë të xhelit HPMC/HPS mund të përdoret për zhvillimin dhe aplikimin e materialeve inteligjente me vlerë të lartë.

Kapitulli 6 Efektet e shkallës së zëvendësimit të HPS në vetitë dhe pajtueshmërinë e sistemit të membranave të përbëra HPMC/HPS

Nga Kapitulli 5 mund të shihet se ndryshimi i strukturës kimike të përbërësve në sistemin e përbërjes përcakton ndryshimin në vetitë reologjike, vetitë e xhelit dhe vetitë e tjera të përpunimit të sistemit të përbërë. Performanca e përgjithshme ka një ndikim të rëndësishëm.

Ky kapitull përqendrohet në ndikimin e strukturës kimike të përbërësve në mikrostrukturën dhe vetitë makroskopike të membranës së përbërë HPMC/HPS. Combined with the influence of Chapter 5 on the rheological properties of the composite system, the rheological properties of the HPMC/HPS composite system are established- relationship between film properties.

6.1 Materialet dhe Pajisjet

6.1.1 Materialet kryesore eksperimentale

6.1.2 Instrumentet dhe pajisjet kryesore

6.2 Metoda eksperimentale

6.2.1 Përgatitja e membranave të përbëra HPMC/HPS me shkallë të ndryshme zëvendësimi të hidroksipropilit të HPS

Përqendrimi i përgjithshëm i zgjidhjes së përbërjes është 8% (w/w), raporti i përbërjes HPMC/HPS është 10: 0, 5: 5, 0:10, plastifikuesi është 2.4% (w/w) polietileni glikol, i ngrënshëm Filmi i përbërë i HPMC/HPS u përgatit me metodën e hedhjes. Për metodën specifike të përgatitjes, shihni 3.2.1.

6.2.2 Struktura e mikrodomainës së membranave të përbëra HPMC/HPS me shkallë të ndryshme zëvendësimi të hidroksipropilit të HPS

6.2.2.1 Parimi i analizës së mikrostrukturës së shpërndarjes së rrezeve X me kënd të vogël të rrezatimit sinkrotron

Shpërndarja e rrezeve X të engjëjve të vegjël (SAXS) i referohet fenomenit të shpërndarjes të shkaktuar nga rrezet e rrezeve X që rrezatojnë kampionin nën provë brenda një këndi të vogël afër rrezes së rrezeve X. Bazuar në ndryshimin e densitetit të elektroneve në shkallë nano midis shpërndarësit dhe mjedisit përreth, shpërndarja e rrezeve X me kënd të vogël përdoret zakonisht në studimin e materialeve polimer të ngurtë, koloidal dhe të lëngshëm në rangun e shkallës nano. Krahasuar me teknologjinë e difraksionit me rreze X me kënd të gjerë, SAXS mund të marrë informacion strukturor në një shkallë më të madhe, i cili mund të përdoret për të analizuar konformimin e zinxhirëve molekularë të polimerit, strukturave me periudhë të gjatë dhe strukturën fazore dhe shpërndarjen fazore të sistemeve komplekse polimer . Burimi i dritës me rreze X synchrotron është një lloj i ri burimi drite me performancë të lartë, i cili ka avantazhet e pastërtisë së lartë, polarizimit të lartë, pulsit të ngushtë, shkëlqimit të lartë dhe kolimacionit të lartë, kështu që mund të marrë informacionin strukturor të materialeve në shkallë nano më shpejt. dhe me saktësi. Analizimi i spektrit SAXS të substancës së matur mund të marrë në mënyrë cilësore uniformitetin e densitetit të reve të elektroneve, uniformiteti i densitetit të reve të elektroneve me një fazë (devijimi pozitiv nga teorema e Porodit ose Debye), dhe qartësia e ndërfaqes dyfazore (devijimi negativ nga Porod ose teorema e Debye). ), vetë-ngjashmëria e shpërndarjes (nëse ka veçori fraktale), dispersiteti i shpërndarjes (monodispersiteti ose polidispersiteti i përcaktuar nga Guinier) dhe informacione të tjera, dhe dimensioni i fraktalit të shpërndarjes, rrezja e rrotullimit dhe shtresa mesatare e njësive përsëritëse mund të merren gjithashtu në mënyrë sasiore. Trashësia, madhësia mesatare, fraksioni i vëllimit të shpërndarjes, sipërfaqja specifike dhe parametra të tjerë.

6.2.2.2 Metoda e provës

Në Qendrën Australiane të Rrezatimit Synchrotron Synchrotron (Clayton, Victoria, Australi), burimi i rrezatimit sinkrotron të gjeneratës së tretë në botë u përdor për të përcaktuar strukturën e mikro-domain dhe informacione të tjera të lidhura me kompozim film. Modeli i shpërndarjes dy-dimensionale të mostrës së provës u mblodh nga detektori Pilatus 1M (zona 169 × 172 μm, madhësia pixel 172 × 172 μm), dhe mostra e matur ishte në intervalin 0.015 <Q <0.15 Å-1 ( q është vektori shpërndarës) kurba e brendshme e shpërndarjes me rreze të vogël me kënd të vogël me kënd të vogël, është marrë nga modeli i shpërndarjes dy-dimensionale nga softveri Scatterbrain, dhe vektori i shpërndarjes Q dhe këndi i shpërndarjes 2 shndërrohet nga formula I /,, Ku është gjatësia e valës me rreze X. Të gjitha të dhënat janë para-normalizuar përpara analizës së të dhënave.

6.2.3 Analiza termogravimetrike e membranave të përbëra HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS

6.2.3.1 Parimi i analizës termogravimetrike

Njësoj si 3.2.5.1

6.2.3.2 Metoda e testimit

Shih 3.2.5.2

6.2.4 Karakteristikat e tensionit të filmave të përbërë HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit HPS

6.2.4.1 Parimi i analizës së vetive tërheqëse

Njësoj si 3.2.6.1

6.2.4.2 Metoda e testimit

Shih 3.2.6.2

Duke përdorur standardin ISO37, ai është prerë në copëza në formë shtangë, me një gjatësi totale prej 35 mm, një distancë midis linjave të shënjimit prej 12 mm, dhe një gjerësi prej 2 mm. Të gjithë ekzemplarët e provës u ekuilibruan me lagështi 75% për më shumë se 3 ditë.

6.2.5 Përshkueshmëria e oksigjenit e membranave të përbëra HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS

6.2.5.1 Parimi i analizës së përshkueshmërisë së oksigjenit

Njëlloj si 3.2.7.1

6.2.5.2 Metoda e testimit

Shih 3.2.7.2

6.3 Rezultatet dhe diskutimi

6.3.1 Analiza e strukturës kristalore të filmave të përbërë HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS

Figura 6-1 tregon spektrin e shpërndarjes me rreze X të këndit të vogël të filmave të përbërë HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit HPS. It can be seen from the figure that in the relatively large-scale range of q > 0.3 Å (2θ > 40), obvious characteristic peaks appear in all membrane samples. From the X-ray scattering pattern of the pure component film (Fig. 6-1a), pure HPMC has a strong X-ray scattering characteristic peak at 0.569 Å, indicating that HPMC has an X-ray scattering peak in the wide-angle rajoni prej 7.70 (2θ> 50). Majat karakteristike kristal, duke treguar që HPMC ka një strukturë të caktuar kristaline këtu. Të dy mostrat e filmit të niseshtës së pastër A939 dhe A1081 shfaqën një kulm të veçantë të shpërndarjes me rreze X në 0.397 Å, duke treguar që HPS ka një kulm karakteristik kristalor në rajonin me kënd të gjerë prej 5.30, i cili korrespondon me kulmin kristalor të tipit B të niseshtës. Nga figura mund të shihet qartë se A939 me zëvendësim të ulët hidroksipropil ka një zonë më të madhe kulmore sesa A1081 me zëvendësim të lartë. Kjo është kryesisht për shkak se futja e grupit hidroksipropil në zinxhirin molekular të niseshtës thyen strukturën origjinale të porositur të molekulave të niseshtës, rrit vështirësinë e rirregullimit dhe ndërlidhjen e kryqëzimit midis zinxhirëve molekularë të niseshtës, dhe zvogëlon shkallën e recristalizimit të niseshtës. Me rritjen e shkallës së zëvendësimit të grupit hidroksipropil, efekti frenues i grupit hidroksipropil në rikristalizimin e niseshtës është më i dukshëm.

Mund të shihet nga spektrat e shpërndarjes me rreze X me kënd të vogël të mostrave të përbërë (Fig. 6-1b) se filmat e përbërë HPMC-HPS të gjitha treguan maja karakteristike të dukshme në 0.569 Å dhe 0.397 Å, që korrespondojnë me kristalin 7.70 hpmc Majat karakteristike, përkatësisht. Zona kulmore e kristalizimit të HPS të filmit të përbërë HPMC/A939 është dukshëm më e madhe se ajo e filmit të përbërë HPMC/A1081. Rirregullimi është i shtypur, i cili është në përputhje me ndryshimin e zonës së pikut të kristalizimit të HPS me shkallën e zëvendësimit të hidroksipropilit në filmat me përbërës të pastër. Zona e pikut kristalor që korrespondon me HPMC në 7.70 për membranat e përbëra me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS nuk ndryshoi shumë. Krahasuar me spektrin e mostrave të komponentëve të pastër (Fig. 5-1A), zonat e majave të kristalizimit HPMC dhe majat e kristalizimit të HPS të mostrave të përbërë u ulën, të cilat treguan se përmes kombinimit të të dyve, si HPMC dhe HPS mund të jenë efektive për të grupi tjetër. Fenomeni i rikristalizimit të materialit të ndarjes së filmit luan një rol të caktuar frenues.

Fig. 6-1 SAXS Spektrat e HPMC/HPS Blend Films me shkallë të ndryshme të zëvendësimit hidroksipropil të HPS

6.3.2 Analiza e strukturës fractale të vetë-të ngjashme me membranat e përbërë HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit HPS

Gjatësia mesatare e zinxhirit (R) e molekulave polisaharide si molekulat e niseshtës dhe molekulat celuloze është në intervalin 1000-1500 nm, dhe Q është në rangun prej 0.01-0.1 Å-1, me QR >> 1. Sipas Formula porod, mostrat e filmit polisaharid mund të shihet marrëdhënia midis intensitetit të shpërndarjes me rreze X me kënd të vogël dhe këndit të shpërndarjes është:

Midis kësaj, I(q) është intensiteti i shpërndarjes së rrezeve X me kënd të vogël;

q është këndi i shpërndarjes;

α është pjerrësia e Porodit.

Pjerrësia e porodit α është e lidhur me strukturën fraktale. Nëse α <3, tregon se struktura e materialit është relativisht e lirshme, sipërfaqja e shpërndarësit është e lëmuar, dhe është një fraktal masiv, dhe dimensioni i saj fraktal d = α; Nëse 3 <α <4, tregon se struktura e materialit është e dendur dhe shpërndarësi është sipërfaqja është e përafërt, e cila është një fraktale sipërfaqësore, dhe dimensioni i saj fraktal d = 6 - α.

Figura 6-2 tregon komplotet LNI (Q) -LNQ të membranave të përbëra HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit HPS. Nga figura mund të shihet se të gjitha mostrat paraqesin një strukturë fraktale vetë-të ngjashme me një gamë të caktuar, dhe pjerrësia porod α është më pak se 3, duke treguar që filmi i përbërë paraqet fraktal masiv, dhe sipërfaqja e filmit të përbërë është relativisht e lëmuar. Dimensionet masive fraktale të membranave të përbëra HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit HPS janë paraqitur në Tabelën 6-1.

Tabela 6-1 tregon dimensionin fraktal të membranave të përbëra HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit HPS. Nga tabela mund të shihet se për mostrat e pastra të HPS, dimensioni fraktal i A939 i zëvendësuar me hidroksipropil të ulët është shumë më i lartë se ai i A1081 i zëvendësuar me hidroksipropil të lartë, që tregon se me rritjen e shkallës së hydroksipropilit, në membranë të lartë, në membropropy Dendësia e strukturës vetë-të ngjashme është zvogëluar në mënyrë të konsiderueshme. Kjo për shkak se prezantimi i grupeve hidroksipropil në zinxhirin molekular të niseshtës pengon ndjeshëm lidhjen e ndërsjellë të segmenteve të HPS, duke rezultuar në një ulje të densitetit të strukturës vetë-të ngjashme në film. Grupet hidrofilike hidroksipropil mund të formojnë lidhje hidrogjeni ndërmolekular me molekula uji, duke zvogëluar bashkëveprimin midis segmenteve molekulare; Grupet më të mëdha hidroksipropil kufizojnë rekombinimin dhe ndërlidhjen e kryqëzimit midis segmenteve molekulare të niseshtës, kështu që me shkallën në rritje të zëvendësimit të hidroksipropilit, HPS formon një strukturë më të ulët të vetë-simbolizmit.

Për sistemin e përbërjes HPMC/A939, dimensioni fraktal i HPS është më i lartë se ai i HPMC, që është për shkak se niseshte ricristallizon, dhe një strukturë më e porositur është formuar midis zinxhirëve molekularë, i cili çon në strukturën e vetë-similimit në membranë . High density. The fractal dimension of the compound sample is lower than that of the two pure components, because through compounding, the mutual binding of the molecular segments of the two components is hindered by each other, resulting in the density of self-similar structures decreases. In contrast, in the HPMC/A1081 compound system, the fractal dimension of HPS is much lower than that of HPMC. Kjo për shkak se prezantimi i grupeve hidroksipropil në molekulat e niseshtës pengon ndjeshëm rikristalizimin e niseshtës. Struktura vetë-e ngjashme në dru është më shumë e shijshme. At the same time, the fractal dimension of the HPMC/A1081 compound sample is higher than that of pure HPS, which is also significantly different from the HPMC/A939 compound system. Self-similar structure, the chain-like HPMC molecules can enter the cavity of its loose structure, thereby improving the density of the self-similar structure of HPS, which also indicates that HPS with high hydroxypropyl substitution can form a more uniform complex after compounding with HPMC. përbërësit. From the data of rheological properties, it can be seen that hydroxypropylation can reduce the viscosity of starch, so during the compounding process, the viscosity difference between the two components in the compounding system is reduced, which is more conducive to the formation of a homogeneous compound.

Fig. 6-2 Modelet lnI(q)-lnq dhe kthesat e tij të përshtatjes për filmat e përzier HPMC/HPS me shkallë të ndryshme zëvendësimi hidroksipropil të HPS

Tabela 6-1 Parametrat e strukturës fraktale të filmave të përzierjes HPS/HPMC me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS

Për membranat e përbëra me të njëjtin raport përbërësish, dimensioni fraktal gjithashtu zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit të grupit hidroksipropil. Futja e hidroksipropilit në molekulën e HPS mund të zvogëlojë lidhjen reciproke të segmenteve të polimerit në sistemin e përbërjes, duke reduktuar kështu densitetin e membranës së përbërë; HPS me zëvendësim të lartë hidroksipropil ka përputhshmëri më të mirë me HPMC, më e lehtë për të formuar përbërje uniforme dhe të dendur. Prandaj, dendësia e strukturës vetë të ngjashme në membranën e përbërë zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit të HPS, e cila është rezultat i ndikimit të përbashkët të shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPS dhe përputhshmërisë së dy komponentëve në përbërje. sistemi.

6.3.3 Analiza e qëndrueshmërisë termike të filmave të përbërë HPMC/HPS me gradë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit HPS

Thermogravimetric analyzer was used to test the thermal stability of HPMC/HPS edible composite films with different degrees of hydroxypropyl substitution. Figura 6-3 tregon kurbën termogravimetrike (TGA) dhe kurbën e saj të humbjes së peshës (DTG) të filmave të përbërë me shkallë të ndryshme të HPS të zëvendësimit të hidroksipropilit. Mund të shihet nga kurba TGA në figurën 6-3 (a) se mostrat e membranës së përbërë me gradë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit HPS. Ekzistojnë dy faza të dukshme të ndryshimit termogravimetrik me rritjen e temperaturës. First, there is a small weight loss stage at 30~180 °C, which is mainly caused by the volatilization of the water adsorbed by the polysaccharide macromolecule. There is a large weight loss phase at 300~450 °C, which is the real thermal degradation phase, mainly caused by the thermal degradation of HPMC and HPS. It can also be seen from the figure that the weight loss curves of HPS with different degrees of hydroxypropyl substitution are similar and significantly different from those of HPMC. Between the two types of weight loss curves for pure HPMC and pure HPS samples.

From the DTG curves in Figure 6-3(b), it can be seen that the thermal degradation temperatures of pure HPS with different degrees of hydroxypropyl substitution are very close, and the thermal degradation peak temperatures of A939 and A081 samples are 310 °C and 305 °C, respectively The thermal degradation peak temperature of pure HPMC sample is significantly higher than that of HPS, and its peak temperature is 365 °C; Filmi i përbërë HPMC/HPS ka dy maja të degradimit termik në kurbën DTG, që korrespondon me degradimin termik të HPS dhe HPMC, përkatësisht. Majat karakteristike, të cilat tregojnë se ekziston një shkallë e caktuar e ndarjes së fazës në sistemin e përbërë me një raport të përbërë prej 5: 5, i cili është në përputhje me rezultatet e degradimit termik të filmit të përbërë me një raport të përbërë prej 5: 5 në Kapitullin 3 . Temperatura e pikut të degradimit termik të mostrave të filmit të përbërë HPMC/A939 ishin 302 ° C dhe 363 ° C, përkatësisht; Temperaturat e pikut të degradimit termik të mostrave të filmit të përbërë HPMC/A1081 ishin përkatësisht 306 ° C dhe 363 ° C. Temperaturat e pikut të mostrave të filmit të përbërë u zhvendosën në temperatura më të ulëta sesa mostrat e komponentëve të pastër, të cilat treguan se stabiliteti termik i mostrave të përbërë ishte zvogëluar. Për mostrat me të njëjtin raport të përbërë, temperatura e pikut të degradimit termik u ul me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit, duke treguar që stabiliteti termik i filmit të përbërë u ul me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit. This is because the introduction of hydroxypropyl groups into starch molecules reduces the interaction between molecular segments and inhibits the orderly rearrangement of molecules. It is consistent with the results that the density of self-similar structures decreases with the increase of the degree of hydroxypropyl substitution.

Fig. 6-3 Lakoret TGA (a) dhe lakoret e derivateve të tyre (DTG) (b) të filmave të përzier HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS

6.3.4 Analiza e Karakteristikave Mekanike të membranave të përbërë HPMC/HPS me gradë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit HPS

Fig. 6-5 Vetitë tërheqëse të filmave HPMC/HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS

Vetitë tërheqëse të filmave të përbërë HPMC/HPS me shkallë të ndryshme zëvendësimi të hidroksipropilit HPS u testuan nga analizuesi mekanik i vetive në 25 °C dhe lagështi relative 75%. Figurat 6-5 tregojnë modulin elastik (A), zgjatjen në pushim (B) dhe forcën elastike (C) të filmave të përbërë me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS. Nga figura mund të shihet se për sistemin e përbërjes HPMC/A1081, me rritjen e përmbajtjes së HPS, modulin elastik dhe forcën elastike të filmit të përbërë u ul gradualisht, dhe zgjatja në pushim u rrit ndjeshëm, gjë që ishte në përputhje me 3.3. 5 lagështi e mesme dhe e lartë. Rezultatet e membranave të përbëra me raporte të ndryshme të bashkimit ishin të qëndrueshme.

Për membranat e pastra HPS, si moduli elastik dhe forca elastike u rritën me uljen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPS, duke sugjeruar që hidroksipropilimi zvogëlon ngurtësinë e membranës së përbërë dhe përmirëson fleksibilitetin e tij. Kjo është kryesisht për shkak se me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit, hidrofiliteti i HPS rritet, dhe struktura e membranës bëhet më shumë e lëngshme, e cila është në përputhje me rezultatin që dimensioni fraktal zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit në këndin e vogël x- Testi i shpërndarjes së rrezeve. Sidoqoftë, zgjatja në pushim zvogëlohet me uljen e shkallës së zëvendësimit të grupit hidroksipropil HPS, i cili është kryesisht sepse futja e grupit hidroksipropil në molekulën e niseshtës mund të pengojë rikristalizimin e niseshtës. Rezultatet janë në përputhje me rritjen dhe uljen.

6.3.5 Analiza e përshkueshmërisë së oksigjenit të membranave të përbëra HPMC/HPS me shkallë të ndryshme zëvendësimi të hidroksipropilit të HPS

Oksidimi i shkaktuar nga oksigjeni është faza fillestare në shumë mënyra për të shkaktuar prishjen e ushqimit, kështu që filmat e përbërë të ngrënshëm me veti të caktuara të pengesave të oksigjenit mund të përmirësojnë cilësinë e ushqimit dhe të zgjasin jetën e raftit të ushqimit [108, 364]. Therefore, the oxygen transmission rates of HPMC/HPS composite membranes with different HPS hydroxypropyl substitution degrees were measured, and the results are shown in Figure 5-6. It can be seen from the figure that the oxygen permeability of all pure HPS membranes is much lower than that of pure HPMC membranes, indicating that HPS membranes have better oxygen barrier properties than HPMC membranes, which is consistent with the previous results. Për membranat e pastra HPS me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit, shkalla e transmetimit të oksigjenit rritet me rritjen e shkallës së zëvendësimit, gjë që tregon se zona ku oksigjeni përshkon në materialin e membranës rritet. This is consistent with the microstructure analysis of small angle X-ray scattering that the structure of the membrane becomes looser with the increase of the degree of hydroxypropyl substitution, so the permeation channel of oxygen in the membrane becomes larger, and the oxygen in the membrane Për përshkimet ndërsa zona rritet, shkalla e transmetimit të oksigjenit gjithashtu rritet gradualisht.

Fig. 6-6 Përshkueshmëria e oksigjenit e filmave HPS/HPMC me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS

Për membranat e përbëra me shkallë të ndryshme zëvendësimi të hidroksipropilit HPS, shpejtësia e transmetimit të oksigjenit zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit. Kjo është kryesisht për shkak se në sistemin e përbërjes 5:5, HPS ekziston në formën e fazës së shpërndarë në fazën e vazhdueshme HPMC me viskozitet të ulët, dhe viskoziteti i HPS zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit. Sa më i vogël të jetë diferenca e viskozitetit, aq më i favorshëm për formimin e një përbërjeje homogjene, aq më i përdredhur është kanali i depërtimit të oksigjenit në materialin e membranës dhe aq më i vogël është shkalla e transmetimit të oksigjenit.

6.4 Përmbledhja e kapitullit

Në këtë kapitull, filmat e përbërë ushqimor HPMC/HPS u përgatitën duke derdhur HPS dhe HPMC me shkallë të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit dhe duke shtuar polietilen glikol si plastifikues. Efekti i shkallëve të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS në strukturën kristalore dhe strukturën e mikrodomainit të membranës së përbërë u studiua nga teknologjia e shpërndarjes së rrezeve X me kënd të vogël të rrezatimit sinkrotron. Efektet e shkallëve të ndryshme të zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS në stabilitetin termik, vetitë mekanike dhe përshkueshmërinë e oksigjenit të membranave të përbëra dhe ligjet e tyre u studiuan nga analizuesi termogravimetrik, testuesi i vetive mekanike dhe testuesi i përshkueshmërisë së oksigjenit. Gjetjet kryesore janë si më poshtë:

1. Për membranën e përbërë HPMC/HPS me të njëjtin raport përbërësish, me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit, sipërfaqja e pikut të kristalizimit që korrespondon me HPS në 5.30 zvogëlohet, ndërsa sipërfaqja e pikut të kristalizimit që korrespondon me HPMC në 7.70 nuk ndryshon shumë, duke treguar se hidroksipropilimi i niseshtës mund të pengojë rikristalizimin e niseshtës në filmin e përbërë.
2. Krahasuar me membranat e komponentëve të pastër të HPMC dhe HPS, zonat kulmore të kristalizimit të HPS (5.30) dhe HPMC (7.70) të membranave të përbëra janë zvogëluar, gjë që tregon se përmes kombinimit të të dyve, të dyja HPMC dhe HPS mund të jenë efektive në Membranat e përbëra. The recrystallization of another component plays a certain inhibitory role.
3. Të gjitha membranat e përbërë HPMC/HPS treguan strukturë fraktale të vetë-të ngjashme me fractal. Për membranat e përbërë me të njëjtin raport të përbërë, densiteti i materialit të membranës u ul ndjeshëm me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit; Zëvendësimi i ulët i hidroksipropilit HPS HPS Dendësia e materialit të membranës së përbërë është dukshëm më e ulët se ajo e materialit përbërës me dy pastër, ndërsa dendësia e materialit të membranës së përbërë me shkallë të lartë të zëvendësimit të hidroksipropilit HPS është më i lartë se ai i membranës së pastër HPS, e cila është Kryesisht sepse dendësia e materialit të membranës së përbërë preket në të njëjtën kohë. Efekti i hidroksipropilimit të HPS në uljen e lidhjes së segmentit polimer dhe pajtueshmërinë midis dy përbërësve të sistemit të përbërjes.
5. Moduli elastik dhe forca në tërheqje e membranës së pastër HPS u ul me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPS, ndërsa zgjatja në thyerje u rrit. Kjo është kryesisht për shkak se hidroksipropilimi pengon rikristalizimin e niseshtës dhe e bën filmin e përbërë të formojë një strukturë më të lirshme.
6. Moduli elastik i filmit të përbërë HPMC/HPS u ul me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit të HPS, por forca në tërheqje dhe zgjatja në thyerje u rritën, sepse vetitë mekanike të filmit të përbërë nuk u prekën nga shkalla e zëvendësimit të hidroksipropilit HPS. Përveç ndikimit të, ndikohet edhe nga përputhshmëria e dy komponentëve të sistemit të përbërë.
7. Përhapja e oksigjenit të HPS të pastër rritet me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit, sepse hidroksipropilimi zvogëlon densitetin e rajonit amorf të HPS dhe rrit zonën e përshkimit të oksigjenit në membranë; Membrana e përbërë HPMC/HPS Përhapja e oksigjenit zvogëlohet me rritjen e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit, i cili është kryesisht sepse HPS hiperhidroksipropiluar ka përputhshmëri më të mirë me HPMC, e cila çon në rritjen e torturimit të kanalit të perderimit të oksigjenit në membranë të përbërë. Zvogëluar përshkueshmërinë e oksigjenit.

Rezultatet eksperimentale të mësipërme tregojnë se vetitë makroskopike të tilla si vetitë mekanike, qëndrueshmëria termike dhe përshkueshmëria e oksigjenit të membranave të përbëra HPMC/HPS janë të lidhura ngushtë me strukturën e tyre të brendshme kristalore dhe strukturën e rajonit amorf, të cilat jo vetëm ndikohen nga zëvendësimi i hidroksipropilit HPS, por edhe nga kompleksi. Ndikimi i përputhshmërisë me dy komponentë të sistemeve të ligandës.

Përfundim dhe Outlook

1. konkluzioni

Në këtë punim, kombinohen xheli termik HPMC dhe xheli i ftohtë HPS, dhe është ndërtuar sistemi i komponimit me xhel të kundërt të ftohtë dhe të nxehtë HPMC/HPS. Përqendrimi i tretësirës, ​​raporti i përbërjes dhe efekti i prerjes në sistemin e përbërjes janë studiuar sistematikisht ndikimi i vetive reologjike si viskoziteti, indeksi i rrjedhës dhe tixotropia, të kombinuara me vetitë mekanike, vetitë dinamike termomekanike, përshkueshmërinë e oksigjenit, vetitë e transmetimit të dritës dhe stabilitetin termik të filma të përbërë të përgatitur me metodën e derdhjes. Vetitë gjithëpërfshirëse dhe ngjyrosja e verës me jod, përputhshmëria, tranzicioni fazor dhe morfologjia fazore e sistemit të përbërë u studiuan nga mikroskopi optik dhe u vendos marrëdhënia midis mikrostrukturës dhe vetive makroskopike të HPMC/HPS. Për të kontrolluar vetitë e kompozitave duke kontrolluar strukturën e fazës dhe pajtueshmërinë e sistemit të përbërë HPMC/HPS sipas marrëdhënies midis vetive makroskopike dhe strukturës mikromorfologjike të sistemit të përbërë HPMC/HPS. Duke studiuar efektet e HPS të modifikuar kimikisht me shkallë të ndryshme në vetitë reologjike, vetitë e xhelit, mikrostrukturën dhe vetitë makroskopike të membranave, u hetua më tej marrëdhënia midis mikrostrukturës dhe vetive makroskopike të sistemit të ftohtë të ftohtë dhe të nxehtë të mikrostrukturës. Marrëdhënia midis të dyve, dhe një model fizik u krijua për të sqaruar mekanizmin e gelacionit dhe faktorët dhe ligjet e tij ndikuese të xhelit të ftohtë dhe të nxehtë në sistemin e kompleksit. Studimet përkatëse kanë nxjerrë përfundimet e mëposhtme.

1. Ndryshimi i raportit të përbërjes së sistemit të përbërjes HPMC/HPS mund të përmirësojë ndjeshëm vetitë reologjike siç janë viskoziteti, rrjedhshmëria dhe thixotropia e HPMC në temperaturë të ulët. Marrëdhënia midis vetive reologjike dhe mikrostrukturës së sistemit të përbërjes u studiua më tej. Rezultatet specifike janë si më poshtë:

(1) Në temperaturë të ulët, sistemi i përbërjes është një strukturë e vazhdueshme e shpërndarjes fazore të "detit-ishullit", dhe tranzicioni i fazës së vazhdueshme ndodh në 4: 6 me uljen e raportit të përbërjes HPMC/HPS. Kur raporti i përbërjes është i lartë (më shumë përmbajtje HPMC), HPMC me viskozitet të ulët është faza e vazhdueshme, dhe HPS është faza e shpërndarë. Për sistemin e përbërjes HPMC/HPS, kur përbërësi i viskozitetit të ulët është faza e vazhdueshme dhe përbërësi i viskozitetit të lartë është faza e vazhdueshme, kontributi i viskozitetit të fazës së vazhdueshme në viskozitetin e sistemit të përbërjes është dukshëm i ndryshëm. Kur HPMC me viskozitet të ulët është faza e vazhdueshme, viskoziteti i sistemit të përbërë pasqyron kryesisht kontributin e viskozitetit të fazës së vazhdueshme; when the high-viscosity HPS is the continuous phase, the HPMC as the dispersed phase will reduce the viscosity of the high-viscosity HPS. efekt. Me rritjen e përmbajtjes së HPS dhe përqendrimit të zgjidhjes në sistemin e përbërjes, fenomeni i viskozitetit dhe rrallimit të qethjes së sistemit të përbërë u rrit gradualisht, rrjedhshmëria u ul, dhe sjellja e ngurtë e sistemit të përbërjes u përmirësua. The viscosity and thixotropy of HPMC are balanced by the formulation with HPS.

(2) Për një sistem të përbërjes 5:5, HPMC dhe HPS mund të formojnë faza të vazhdueshme në temperatura të ulëta dhe të larta, respektivisht. Ky ndryshim i strukturës fazore mund të ndikojë ndjeshëm në viskozitetin kompleks, vetitë viskoelastike, varësinë nga frekuenca dhe vetitë e xhelit të xhelit kompleks. Si faza të shpërndara, HPMC dhe HPS mund të përcaktojnë vetitë reologjike dhe vetitë e xhelit të sistemeve të përbërjes HPMC/HPS në temperatura të larta dhe të ulëta, respektivisht. Lakoret viskoelastike të mostrave të përbëra HPMC/HPS ishin në përputhje me HPS në temperaturë të ulët dhe HPMC në temperaturë të lartë.

(3) u krijua marrëdhënia midis mikrostrukturës, vetive reologjike dhe vetive të xhelit të sistemit të përbërë HPMC/HPS. Të dy ndryshimet e papritura në kurbën e viskozitetit të sistemit të përbërë dhe kulmin e deltës TAN në kurbën e faktorit të humbjes shfaqen në 45 ° C, i cili është në përputhje me fenomenin e fazës së vazhdueshme të vërejtur në mikrograf (në 45 ° C).

1. Duke studiuar mikrostrukturën dhe vetitë mekanike, vetitë dinamike termomekanike, transmetueshmërinë e dritës, përshkueshmërinë e oksigjenit dhe qëndrueshmërinë termike të membranave të përbëra të përgatitura nën raporte të ndryshme të përbërjes dhe përqendrimeve të solucionit, të kombinuara me teknologjinë e mikroskopisë optike të ngjyrosjes me jod, kërkime Morfologjia e fazës, tranzicioni fazor dhe përputhshmëria u hetuan të komplekseve dhe u vendos marrëdhënia midis mikrostrukturës dhe vetive makroskopike të komplekseve. Rezultatet specifike janë si më poshtë:

(1) Nuk ka asnjë ndërfaqe të dukshme dyfazore në imazhet SEM të filmave të përbërë me raporte të ndryshme komplekse. Shumica e filmave të përbërë kanë vetëm një pikë të tranzicionit të qelqit në rezultatet e DMA, dhe shumica e filmave të përbërë kanë vetëm një kulm të degradimit termik në kurbën DTG. These together indicate that HPMC has a certain compatibility with HPS.

(2) Lagështia relative ka një efekt të rëndësishëm në vetitë mekanike të filmave të përbërë HPMC/HPS, dhe shkalla e efektit të tij rritet me rritjen e përmbajtjes së HPS. Në lagështinë relative më të ulët, si moduli elastik ashtu edhe forca elastike e filmave të përbërë u rritën me rritjen e përmbajtjes së HPS, dhe zgjatja në pushimin e filmave të përbërë ishte dukshëm më i ulët se ai i filmave të pastër përbërës. With the increase of relative humidity, the elastic modulus and tensile strength of the composite film decreased, and the elongation at break increased significantly, and the relationship between the mechanical properties of the composite film and the compounding ratio showed a completely opposite change pattern under different lagështia relative. The mechanical properties of composite membranes with different compounding ratios show an intersection under different relative humidity conditions, which provides the possibility to optimize product performance according to different application requirements.

(3) The relationship between the microstructure, phase transition, transparency and mechanical properties of the HPMC/HPS composite system was established. a. The lowest point of transparency of the compound system is consistent with the phase transition point of HPMC from the continuous phase to the dispersed phase and the minimum point of the decrease of tensile modulus. b. Moduli dhe zgjatja e të rinjve në pushim ulen me rritjen e përqendrimit të zgjidhjes, i cili është i lidhur shkakor me ndryshimin morfologjik të HPMC nga faza e vazhdueshme në fazën e shpërndarë në sistemin e përbërjes.

(4) Shtimi i HPS rrit rrotullimin e kanalit të përshkimit të oksigjenit në membranën e përbërë, redukton ndjeshëm përshkueshmërinë e oksigjenit të membranës dhe përmirëson performancën e pengesës së oksigjenit të membranës HPMC.

1. U studiuan efekti i modifikimit kimik të HPS në vetitë reologjike të sistemit të përbërë dhe vetitë gjithëpërfshirëse të membranës së përbërë si struktura kristalore, struktura e rajonit amorf, vetitë mekanike, përshkueshmëria e oksigjenit dhe stabiliteti termik. Rezultatet specifike janë si më poshtë:

(1) Hidroksipropilimi i HPS mund të zvogëlojë viskozitetin e sistemit të përbërjes në temperaturë të ulët, të përmirësojë rrjedhshmërinë e tretësirës së përbërjes dhe të zvogëlojë fenomenin e rrallimit me prerje; hidroksipropilimi i HPS mund të ngushtojë rajonin linear viskoelastik të sistemit të përbërjes, të zvogëlojë temperaturën e tranzicionit fazor të sistemit të përbërjes HPMC/HPS dhe të përmirësojë sjelljen në formë të ngurtë të sistemit të përbërjes në temperaturë të ulët dhe rrjedhshmërinë në temperaturë të lartë.

(2) Hidroksipropilimi i HPS dhe përmirësimi i përputhshmërisë së dy komponentëve mund të pengojnë ndjeshëm rikristalizimin e niseshtës në membranë dhe të nxisin formimin e një strukture më të lirshme të ngjashme në membranën e përbërë. Futja e grupeve të mëdha hidroksipropil në zinxhirin molekular të niseshtës kufizon lidhjen reciproke dhe rirregullimin e rregullt të segmenteve molekulare të HPS, duke rezultuar në formimin e një strukture më të lirshme të ngjashme me HPS. Për sistemin kompleks, rritja e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit lejon që molekulat HPMC të ngjashme me zinxhirin të hyjnë në rajonin e zgavrës së lirshme të HPS, gjë që përmirëson përputhshmërinë e sistemit kompleks dhe përmirëson densitetin e strukturës vetë të ngjashme të HPS. Përputhshmëria e sistemit të përbërjes rritet me rritjen e shkallës së zëvendësimit të grupit hidroksipropil, i cili është në përputhje me rezultatet e vetive reologjike.

(3) Vetitë makroskopike të tilla si vetitë mekanike, stabiliteti termik dhe përshkueshmëria e oksigjenit të membranës së përbërë HPMC/HPS janë të lidhura ngushtë me strukturën e saj të brendshme kristalore dhe strukturën e rajonit amorf. Efekti i kombinuar i dy efekteve të përputhshmërisë së dy komponentëve.

1. Duke studiuar efektet e përqendrimit të tretësirës, ​​temperaturës dhe modifikimit kimik të HPS në vetitë reologjike të sistemit të përbërjes, u diskutua mekanizmi i xhelatimit të sistemit të komponimit të xhelit të kundërt me nxehtësi të ftohtë HPMC/HPS. Rezultatet specifike janë si më poshtë:

(2) Sistemi kompleks ka një pikë tranzicioni të fazës së vazhdueshme me ndryshimin e temperaturës, e cila lidhet me sjelljen e xhelit të HPMC dhe HPS në sistemin kompleks. At low temperatures, the viscosity of HPMC is significantly lower than that of HPS, so HPMC forms a continuous phase surrounding the high-viscosity HPS gel phase. At the edges of the two phases, the hydroxyl groups on the HPMC chain lose part of their binding water and form intermolecular hydrogen bonds with the HPS molecular chain. During the heating process, the HPS molecular chains moved due to absorbing enough energy and formed hydrogen bonds with water molecules, resulting in the rupture of the gel structure. At the same time, the water-cage and water-shell structures on the HPMC chains were destroyed, and gradually ruptured to expose hydrophilic groups and hydrophobic clusters. At high temperature, HPMC forms a gel network structure due to intermolecular hydrogen bonds and hydrophobic association, and thus becomes a high-viscosity dispersed phase dispersed in the HPS continuous phase of random coils.

(3) With the increase of the hydroxypropyl substitution degree of HPS, the compatibility of the HPMC/HPS compound system improves, and the phase transition temperature in the compound system moves to low temperature. With the increase of the hydroxypropyl substitution degree, there are more stretched helical fragments in the HPS solution, which can form more intermolecular hydrogen bonds with the HPMC molecular chain at the boundary of the two phases, thus forming a more uniform structure. Hydroxypropylation reduces the viscosity of starch, so that the viscosity difference between HPMC and HPS in the compound is narrowed, which is conducive to the formation of a more homogeneous compound, and the minimum value of the viscosity difference between the two components moves to the low rajoni i temperaturës.

2. Pikat e Inovacionit

2. Shpërndarja e fazës, tranzicioni i fazës dhe përputhshmëria e sistemit të përbërë HPMC/HPS u vërejtën nga teknologjia e analizës optike të mikroskopit të ngjyrosjes së jodit, dhe vetitë transparenca-mekanike u krijuan duke kombinuar vetitë optike dhe vetitë mekanike të filmave të përbërë. Marrëdhënia midis mikrostrukturës dhe vetive makroskopike siç janë morfologjia e vetive-fazore dhe vetitë e përqendrimit-mekanik-morfologjia. Është hera e parë që vëzhgohet drejtpërdrejt ligji i ndryshimit të morfologjisë fazore të këtij sistemi kompleks me raportin e përbërjes, temperaturën dhe përqendrimin, veçanërisht kushtet e kalimit fazor dhe efektin e kalimit fazor në vetitë e sistemit të përbërë.

3. Struktura kristalore dhe struktura amorfe e membranave të përbëra me shkallë të ndryshme zëvendësimi të hidroksipropilit HPS u studiuan nga SAXS, dhe mekanizmi i xhelatimit dhe ndikimi i xhelit të përbërë u diskutua në kombinim me rezultatet reologjike dhe vetitë makroskopike të tilla si përshkueshmëria e oksigjenit e membranave të përbëra. Faktorët dhe ligjet, u zbulua për herë të parë se viskoziteti i sistemit të përbërë lidhet me densitetin e strukturës së vetë të ngjashme në membranën e përbërë, dhe përcakton drejtpërdrejt vetitë makroskopike siç janë përshkueshmëria e oksigjenit dhe vetitë mekanike të përbërjes. membrana, dhe vendos vetitë reologjike-mikrostrukturë-membranë marrëdhënie midis vetive të materialit.

3. Outlook

In recent years, the development of safe and edible food packaging materials using renewable natural polymers as raw materials has become a research hotspot in the field of food packaging. In this paper, natural polysaccharide is used as the main raw material. By compounding HPMC and HPS, the cost of raw materials is reduced, the processing performance of HPMC at low temperature is improved, and the oxygen barrier performance of the composite membrane is improved. Through the combination of rheological analysis, iodine dyeing optical microscope analysis and composite film microstructure and comprehensive performance analysis, the phase morphology, phase transition, phase separation and compatibility of the cold-hot reversed-phase gel composite system were studied. U krijua marrëdhënie midis mikrostrukturës dhe vetive makroskopike të sistemit të përbërë. According to the relationship between the macroscopic properties and the micromorphological structure of the HPMC/HPS composite system, the phase structure and compatibility of the composite system can be controlled to control the composite material. The research in this paper has important guiding significance for the actual production process; the formation mechanism, influencing factors and laws of cold and hot inverse composite gels are discussed, which is a similar composite system of cold and hot inverse gels. Hulumtimi i këtij punimi ofron një model teorik për të siguruar udhëzime teorike për zhvillimin dhe zbatimin e materialeve të veçanta të kontrolluara nga temperatura. The research results of this paper have good theoretical value. The research of this paper involves the intersection of food, material, gel and compounding and other disciplines. Due to the limitation of time and research methods, the research of this topic still has many unfinished points, which can be deepened and improved from the following aspects. expand:

Aspektet teorike:

1. Për të eksploruar efektet e raporteve të ndryshme të degëve të zinxhirit, peshave molekulare dhe varieteteve të HPS në vetitë reologjike, vetitë e membranës, morfologjinë fazore dhe pajtueshmërinë e sistemit të përbërjes, dhe për të eksploruar ligjin e ndikimit të tij në mekanizmin e formimit të xhelit të kompleksit sistemi.
2. Hetoni efektet e shkallës së zëvendësimit të hidroksipropilit HPMC, shkallës së zëvendësimit të metoksilit, peshës molekulare dhe burimit në vetitë reologjike, vetitë e xhelit, vetitë e membranës dhe përputhshmërinë e sistemit të sistemit të përbërjes dhe analizoni efektin e modifikimit kimik të HPMC në kondensimin e përbërjes. Rregulli i ndikimit të mekanizmit të formimit të xhelit.
3. U studiuan ndikimi i kripës, pH, plastifikuesi, agjenti ndërlidhës, agjenti antibakterial dhe sistemet e tjera të përbërjes në vetitë reologjike, vetitë e xhelit, strukturën dhe vetitë e membranës dhe ligjet e tyre.

Aplikimi:

1. Optimizoni formulën për aplikimin e paketimit të paketave të erëzave, pakove të perimeve dhe supave të ngurta dhe studioni efektin e ruajtjes së erëzave, perimeve dhe supave gjatë periudhës së ruajtjes, vetitë mekanike të materialeve dhe ndryshimet në performancën e produktit kur i nënshtrohen forcave të jashtme , dhe tretshmëria e ujit dhe indeksi higjienik i materialit. Mund të aplikohet edhe për ushqime të grimcuara si kafe dhe çaj qumështi, si dhe paketim ushqimor të ëmbëlsirave, djathrave, ëmbëlsirave dhe ushqimeve të tjera.