Коньяк глюкоманнан һәм гидроксипропил метилселулоза кушылма системасының реологик тәртибен өйрәнү

Коньяк глюкоманнан (КГМ) һәм гидроксипропил метилселлоза (HPMC) катнаш системасы тикшеренү объекты итеп алынды, һәм тотрыклы кыру, ешлык һәм температураны сөртү сынаулары кушылу системасында әйләнү реометры белән үткәрелде. КГМ / HPMC кушылма системасының ябышлык һәм реологик үзлекләренә эремә масса фракциясенең һәм катнаш катнашуның тәэсире анализланды. Нәтиҗә шуны күрсәтә: KGM / HPMC кушылма системасы Ньютон булмаган сыеклык, һәм масса фракциясенең һәм системаның KGM эчтәлегенең артуы кушылма эремәнең сыеклыгын киметә һәм ябышлыкны арттыра. Кояш хәлендә, KGM һәм HPMC молекуляр чылбырлары гидрофобик үзара бәйләнешләр аша тагын да тыгыз структура формалаштыралар. Системаның масса өлешен һәм KGM эчтәлеген арттыру структураның тотрыклылыгын сакларга ярдәм итә. Аз масса фракция системасында, КГМ эчтәлеген арттыру термотроп гельләр формалаштыру өчен файдалы; югары масса фракция системасында булганда, HPMC эчтәлеген арттыру термотроп гельләр формалаштыруга ярдәм итә.

Төп сүзләр:коньяк глюкоманнан; гидроксипропил метилселулоза; кушылма; реологик тәртип

Табигый полисахаридлар азык сәнәгатендә калынлашу, эмульсияләү һәм эрү үзенчәлекләре аркасында киң кулланыла. Коньяк глюкоманнан (KGM) - табигый үсемлек полисахарид, составындаβ-Д-глюкоза һәмβ-Д-манноз 1,6: 1 нисбәтендә, икесе бәйләнгәнβ-1,4 гликозидик бәйләнешләр, C- 6 позициядә аз күләмдә ацетил бар (һәр 17 калдык өчен якынча 1 ацетил). Ләкин, КГМ су эремәсенең югары ябышлыгы һәм начар сыеклыгы аны җитештерүдә куллануны чикли. Гидроксипропил метилселулоза (HPMC) - метилцеллюлозаның пропилен гликол эфиры, ул ион булмаган целлюлоза эфирына карый. HPMC кино формалаштыручы, суда эри торган һәм яңартыла торган. HPMC түбән температурада түбән ябышлык һәм гель көченә ия, һәм чагыштырмача начар эшкәртүчән, ләкин югары температурада чагыштырмача ябыштырылган каты гель формалаштыра ала, шуңа күрә күп җитештерү процесслары югары температурада үткәрелергә тиеш, нәтиҗәдә югары җитештерү энергиясен куллану. Producитештерү чыгымнары зур. Әдәбият шуны күрсәтә: КГМ молекуляр чылбырындагы алыштырылмаган манноз берәмлеге гидрофобик үзара бәйләнеш аша HPMC молекуляр чылбырындагы гидрофобик төркем белән зәгыйфь бәйләнгән гидрофобик берләшмә өлкәсен барлыкка китерә ала. Бу структур HPMC җылылык геляциясен тоткарлый һәм өлешчә булдыра ала һәм HPMC гель температурасын төшерә ала. Моннан тыш, чагыштырмача түбән температурада HPMC-ның түбән ябышлык үзлекләрен исәпкә алып, аның KGM белән кушылуы KGM-ның югары ябышлык үзлекләрен яхшырта һәм эшкәртү эшләрен яхшырта ала дип фаразлана. Шуңа күрә, бу кәгазь KGM / HPMC кушылма системасын төзиячәк, масса фракциясенең һәм катнаш катнашуның KGM / HPMC системасының реологик үзлекләренә тәэсирен тикшерү, һәм KGM / HPMC кушылма системасын куллану өчен теоретик белешмәлек бирәчәк. азык-төлек тармагы.

1. Материаллар һәм ысуллар

1.1 Материаллар һәм реагентлар

Гидроксипропил метилцеллюлоза, КИМА ХИМИКА СО.·лар; метокси масса өлеше 28% ~ 30%; гидроксипропил масса өлеше 7,0% ~ 12%.

Коньяк глюкоманнан, Вухан Джонсон Коньяк Азык-төлек ООО, 1 вт% су эремәсе ябышлыгы≥28 000 мПа·s.

1.2 Кораллар һәм җиһазлар

MCR92 әйләнү реометры, Антон Паар ООО, Австрия; UPT-II-10T УЗИ су машинасы, Сичуан Йупу Ultrapure Technology Co., Ltd.; AB-50 электрон аналитик баланс, Швейцария Mette компаниясе; LHS-150HC даими температуралы су мунчасы, Wuxi Huaze Technology Co., Ltd.; JJ-1 Электр Стриреры, angзянсу өлкәсе Jinзинтан медицина кораллары фабрикасы.

1.3 Катлаулы эремә әзерләү

Билгеле кушылу коэффициенты булган HPMC һәм KGM порошокларын үлчәгез (масса коэффициенты: 0:10, 3: 7, 5: 5, 7: 3, 10: 0), әкренләп аларны 60-нчы елда деонизацияләнгән суга кушыгыз.°С су мунчасы, һәм тигез таралсын өчен 1,5 ~ 2 с кайнатырга, һәм тиешенчә 0,50%, 0.75%, 1.00%, 1,25%, һәм 1,50% каты масса фракцияләре белән 5 төр градиент эремә әзерләгез.

1.4 Кушма эремәнең реологик үзлекләрен сынау

Туктаусыз кыру тесты: KGM / HPMC кушылма эремәсенең реологик сызыгы CP50 конусы һәм тәлинкәсе белән үлчәнде, өске һәм аскы тәлинкәләр арасындагы аерма 0,1 мм, үлчәү температурасы 25 иде.°С, һәм кыру дәрәҗәсе 0,1 - 100 с-1 иде.

Штатны сканерлау (сызыклы вискоэластик өлкәне билгеләү): PP50 тәлинкәсен кулланыгыз, сызыклы вискоэластик өлкәне һәм KGM / HPMC кушылма эремәсенең модуль үзгәртү законын үлчәү өчен, араны 1,000 мм, билгеләнгән ешлыкны 1Гц, үлчәү температурасы 25кә кадәр.°C. Штурм диапазоны 0,1% ~ 100%.

Ешлыкны сөртү: KGM / HPMC кушылма эремәсенең модуль үзгәрүен һәм ешлыкка бәйләнешен үлчәү өчен PP50 тәлинкәсен кулланыгыз. Аралар 1,000 мм, штамм 1%, үлчәү температурасы 25°С, һәм ешлык диапазоны 0,1-100 Гц.

Температураны сканерлау: KGM / HPMC кушылма эремәсенең модулусы һәм аның температурасына бәйләнеше PP50 тәлинкәсе белән үлчәнде, арасы 1,000 мм, билгеләнгән ешлык 1 Гц, деформация 1%, температура 25тән иде 90га кадәр°C.

2. Нәтиҗә һәм анализ

2.1 KGM / HPMC кушылма системасының агым сызыгы анализы

KGM / HPMC эремәләренең кырылу ставкаларына каршы ябышлык, төрле масса фракцияләрендә төрле кушылу дәрәҗәсе белән. Ябышлыгы кыру тизлегенең сызыклы функциясе булган сыеклыклар Ньютон сыеклыклары дип атала, югыйсә алар Ньютон булмаган сыеклыклар дип атала. Кәкредән күренеп тора, KGM эремәсе һәм KGM / HPMC кушылма эремәсенең ябышлыгы кисү темпының артуы белән кими; KGM эчтәлеге никадәр югары булса, системаның масса өлеше шулкадәр югары, һәм чишелешнең кыру нечкәлеге күренеп тора. Бу KGM һәм KGM / HPMC кушылма системасының Ньютон булмаган сыеклыклар булуын күрсәтә, һәм KGM / HPMC кушылма системасының сыеклык төре нигездә KGM тарафыннан билгеләнә.

Төрле масса фракцияләре һәм төрле кушылма катнашлары булган KGM / HPMC эремәләренең агым индексы һәм ябышлык коэффициентыннан, KGM, HPMC һәм KGM / HPMC кушылма системаларының n кыйммәтләренең барысы да 1дән ким булуын күрергә мөмкин, бу чишелешләрнең булуын күрсәтә. барлык псевдопластик сыеклыклар. KGM / HPMC кушылма системасы өчен системаның масса фракциясенең артуы HPMC һәм KGM молекуляр чылбырлары арасындагы чишелешкә һәм башка үзара бәйләнешкә китерәчәк, бу молекуляр чылбырларның хәрәкәтчәнлеген киметәчәк, шуның белән n кыйммәтен киметәчәк. системасы. Шул ук вакытта, KGM эчтәлегенең артуы белән, KGM / HPMC системасында KGM молекуляр чылбырларының үзара тәэсире көчәйтелә, шуның белән аның хәрәкәтчәнлеге кими һәм n кыйммәтенең кимүенә китерә. Киресенчә, KGM / HPMC кушылма эремәсенең K кыйммәте эремә массасы фракциясенең һәм KGM эчтәлегенең артуы белән өзлексез арта, бу, нигездә, система массасы өлеше һәм KGM эчтәлегенең артуы белән бәйле, алар икесе дә эчтәлеген арттыралар. системасында гидрофилик төркемнәр. , молекуляр чылбыр эчендә һәм чылбырлар арасындагы молекуляр үзара бәйләнешне арттыру, шуның белән молекуланың гидродинамик радиусын арттыру, тышкы кыру көче тәэсиренә юнәлтелү мөмкинлеген киметә һәм ябышлыкны арттыра.

KGM / HPMC кушылма системасының нуль кыркып торган ябышлыгының теоретик кыйммәте югарыдагы логарифмик йомгаклау принцибы буенча исәпләнә ала, һәм аның эксперименталь кыйммәтен Каррен ябышлык-кыру тизлегенең кәкре экстраполяциясе ярдәмендә алырга мөмкин. KGM / HPMC кушылма системасының нуль кыркып торган ябышлыгының прогнозланган кыйммәтен төрле масса фракцияләре һәм эксперименталь кыйммәт белән төрле кушылу коэффициентлары белән чагыштырганда, KGM / HPMC кушылмасының нуль кыркып торган ябышлыгының чын кыйммәтен күреп була. чишелеш теоретик кыйммәттән кечерәк. Бу KGM һәм HPMC катлаулы системасында тыгыз структуралы яңа җыю формалашканын күрсәтте. Хәзерге тикшеренүләр күрсәткәнчә, KGM молекуляр чылбырындагы алыштырылмаган манноз берәмлекләре HPMC молекуляр чылбырындагы гидрофобик төркемнәр белән үзара бәйләнештә булырга мөмкин, зәгыйфь үзара бәйләнгән гидрофобик ассоциация өлкәсен формалаштырырга. Чагыштырма тыгыз структуралы яңа җыю структурасы, нигездә, гидрофобик үзара бәйләнеш аркасында барлыкка килә, дип уйланыла. KGM коэффициенты түбән булганда (HPMC> 50%), KGM / HPMC системасының нуль кыркып торган ябышлыгы теоретик кыйммәттән түбәнрәк, бу түбән KGM эчтәлегендә күбрәк молекулаларның тыгызрак катнашуын күрсәтә. структурасы. Формалашканда системаның нуль кыркышлыгы тагын да кими.

2.2 KGM / HPMC кушылма системасының сузылу сызыкларына анализ

Төрле масса фракцияләре һәм төрле кушылу нисбәтләре белән KGM / HPMC эремәләренең модуль һәм кыру бәйләнешеннән, кыру сызыгы 10% тан ким булмаганда, G′һәм Г.″кушылма системаның нигездә кыру штаммы белән артмый. Ләкин бу шуны күрсәтә: бу кыру диапазоны эчендә катнаш система тышкы стимулга молекуляр чылбыр конформациясе үзгәрү аша җавап бирә ала, һәм катнаш система структурасы бозылмый. Кисү сызыгы> 10% булганда, тышкы кыру көче белән, катлаулы системада молекуляр чылбырларның бүленү тизлеге тоташу тизлегеннән зуррак, G′һәм Г.″кими башлый, һәм система сызыксыз вискоэластик төбәккә керә. Шуңа күрә, алдагы динамик ешлык тестында, кыру параметры сынау өчен 1% итеп сайланды.

2.3 KGM / HPMC кушылма системасына ешлыкны чистарту анализы

Саклау модулусының үзгәрү сызыклары һәм KGM / HPMC эремәләре өчен ешлыклы югалту модуласы төрле масса фракцияләре астында төрле кушылу катнашлары белән. Саклау модуле G 'сынауда вакытлыча сакланганнан соң торгызыла ала торган энергияне күрсәтә, һәм югалту модуле G' башлангыч агым өчен кирәк булган энергияне аңлата, ул кире кайтарылмый торган югалту һәм ахыр чиктә җылылыкка әверелә. Күрергә була, осылу ешлыгы арта барган саен, G югалту модуле″һәрвакыт G саклау модулыннан зуррак′, сыек тәртип күрсәтү. Тест ешлыгы диапазонында G 'саклау модуле һәм югалту модуласы осылу ешлыгы арту белән арта. Бу, нигездә, осылу ешлыгының артуы белән, системаның молекуляр чылбыр сегментларының кыска вакыт эчендә деформациягә кире кайтырга вакыты юк. зуррак G′) яки югалырга кирәк (Г.″).

Осылу ешлыгы арту белән, системаның саклау модуле кинәт төшә, һәм массаның өлеше һәм системаның KGM эчтәлеге арту белән кинәт төшү ешлыгы әкренләп арта. Кинәт төшү системада KGM һәм HPMC арасында гидрофобик ассоциация формалашкан компакт структураның җимерелүе аркасында булырга мөмкин. Моннан тыш, система масса фракциясен һәм KGM эчтәлеген арттыру тыгыз структураның тотрыклылыгын саклау өчен файдалы, һәм структураны җимерүче тышкы ешлык кыйммәтен арттыра.

2.4 KGM / HPMC композит системасының температураны сканерлау сызыгы анализы

Төрле масса фракцияләре һәм төрле кушылу катнашлары булган KGM / HPMC эремәләренең саклау модулусы һәм югалту модулусыннан, системаның масса өлеше 0,50% булганда, G күрергә мөмкин.′һәм Г.″HPMC эремәсе температура белән үзгәрми. , һәм G.″> Г.′, системаның ябышлыгы өстенлек итә; масса өлеше артканда, Г.′HPMC чишелеше башта үзгәрешсез кала, аннары кискен арта, һәм G.′һәм Г.″якынча 70 тирәсендә кисешәләр°С (киселеш ноктасы температурасы - гель ноктасы), һәм система бу вакытта гель формалаштыра, шулай итеп HPMC-ның термик индуктив гел булуын күрсәтә. KGM чишелеше өчен, системаның масса өлеше 0,50% һәм 0,75% булганда, G.′һәм системаның G “кимү тенденциясен күрсәтә; масса өлеше артканда, KGM эремәсенең G 'һәм G »башта кими, аннары сизелерлек арта, бу KGM эремәсенең югары масса фракцияләрендә һәм югары температурада гельгә охшаган сыйфатларын күрсәтүен күрсәтә.

Температураның күтәрелүе белән Г.′һәм Г.″KGM / HPMC катлаулы системасы башта кимеде, аннары сизелерлек артты, һәм G.′һәм Г.″киселеш нокталары барлыкка килде, һәм система гель барлыкка китерде. HPMC молекулалары түбән температурада булганда, водород бәйләнеше молекуляр чылбыр һәм гидрофилик төркемнәр арасында була, һәм температура күтәрелгәч, кулланылган җылылык HPMC һәм су молекулалары арасында барлыкка килгән водород бәйләнешләрен җимерә, нәтиҗәдә HPMC макромолекуляр барлыкка килә. чылбырлар. Surfaceир өстендәге гидрофобик төркемнәр ачыклана, гидрофобик берләшмә барлыкка килә, һәм термотроп гел барлыкка килә. Аз масса фракция системасы өчен күбрәк КГМ эчтәлеге гель ясарга мөмкин; югары масса фракция системасы өчен күбрәк HPMC эчтәлеге гель ясарга мөмкин. Аз масса фракция системасында (0,50%), КГМ молекулаларының булуы HPMC молекулалары арасында водород бәйләнешен формалаштыру мөмкинлеген киметә, шуның белән термотроп гельләр формалашу өчен HPMC молекулаларында гидрофобик төркемнәрнең тәэсир итү мөмкинлеген арттыра. Massгары масса фракция системасында, КГМның эчтәлеге артык күп булса, системаның ябышлыгы югары, бу HPMC һәм KGM молекулалары арасындагы гидрофобик ассоциациягә ярдәм итми, термоген гель формалашуга ярдәм итми.

3. Йомгаклау

Бу кәгазьдә KGM һәм HPMC кушылма системасының реологик тәртибе өйрәнелә. Нәтиҗә шуны күрсәтә: KGM / HPMC кушылма системасы - Ньютон булмаган сыеклык, һәм KGM / HPMC кушылма системасының сыеклык төре нигездә KGM тарафыннан билгеләнә. Системаның масса фракциясен һәм KGM эчтәлеген арттыру икесе дә катнаш эремәнең сыеклыгын киметтеләр һәм ябышлыгын арттырдылар. Кояш хәлендә, KGM һәм HPMC молекуляр чылбырлары гидрофобик үзара бәйләнешләр аша тыгызрак структура формалаштыралар. Системадагы структура тышкы кырку белән җимерелә, нәтиҗәдә системаның саклау модуле кинәт төшә. Система масса фракциясен һәм KGM эчтәлеген арттыру тыгыз структураның тотрыклылыгын саклау һәм структураны җимерүче тышкы ешлык кыйммәтен арттыру өчен файдалы. Аз масса фракция системасы өчен күбрәк КГМ эчтәлеге гель формалашуга ярдәм итә; massгары масса фракция системасы өчен күбрәк HPMC эчтәлеге гель формалашуга ярдәм итә.