Реологія та сумісність комплексу HPMC/HPS

Реологія та сумісністьHPMC/HPSКомплекс

: гідроксипропілметилцелюлоза; Гідроксипропіл крохмаль; реологічні властивості; сумісність; хімічна модифікація.

Гідроксипропіл -метилцелюлоза (HPMC) - це полісахаридний полімер, який зазвичай використовується для підготовки їстівних плівок. Він широко використовується в галузі їжі та ліків. Плівка має хорошу прозорість, механічні властивості та властивості нафтового бар'єру. Однак HPMC є термічно індукованим гелем, який призводить до її поганих показників обробки при низькій температурі та високому споживанні енергії виробництва; Крім того, його дорога ціна сировини обмежує широке застосування, включаючи фармацевтичне поле. Гідроксипропіл крохмалю (HPS) - їстівний матеріал, широко використовується в галузі їжі та ліків. Він має широкий спектр джерел і низьку ціну. Це ідеальний матеріал для зменшення вартості HPMC. Більше того, властивості холодного гелю HPS можуть збалансувати в'язкість та інші реологічні властивості HPMC. , щоб покращити його продуктивність обробки при низькій температурі. Крім того, HPS їстівна плівка має чудові властивості кисневого бар'єру, тому може значно покращити властивості кисневого бар'єру їстівної плівки HPMC.

HPS додавали в HPMC для складання, і була побудована система гелевої сполуки HPMC/HPS та гарячої зворотної фази. Було обговорено закон про вплив властивостей, механізм взаємодії між HPS та HPMC у розчині, сумісність та фазовий перехід сполучної системи обговорювались та встановлено взаємозв'язок між реологічними властивостями та структурою сполучної системи. Результати показують, що сполучна система має критичну концентрацію (8%), нижче критичної концентрації, HPMC та HPS існують у незалежних молекулярних ланцюгах та фазових областях; Над критичною концентрацією фаза HPS утворюється в розчині як гель -центр, структура мікрогелю, яка з'єднується за допомогою переплетення молекулярних ланцюгів HPMC, виявляє поведінку, подібну до тльового полімеру. Реологічні властивості складної системи та співвідношення сполуки відповідають правилу логарифмічної суми та показують певну ступінь позитивного та негативного відхилення, що вказує на те, що два компоненти мають хорошу сумісність. Система сполука-це безперервна фазова фазова фаза «морська острова» при низькій температурі, а безперервний фазовий перехід відбувається при 4: 6 зі зменшенням співвідношення сполуки HPMC/HPS.

As an important component of food commodities, food packaging can prevent food from being damaged and polluted by external factors in the process of circulation and storage, thereby extending the shelf life and storage period of food. As a new type of food packaging material that is safe and edible, and even has a certain nutritional value, edible film has broad application prospects in food packaging and preservation, fast food and pharmaceutical capsules, and has become a research hotspot in the current food Упаковки, пов’язані з полями.

Композитна мембрана HPMC/HPS готувала методом лиття. Були додатково досліджені сумісність та фазу композитної системи, додатково досліджувались за допомогою скануючої електронної мікроскопії, динамічного аналізу термомеханічних властивостей та термогравіметричного аналізу та механічних властивостей композитної мембрани. та киснева проникність та інші властивості мембрани. Результати показують, що очевидний двофазний інтерфейс не знайдено на SEM-зображень усіх композитних плівок, в результатах більшості композитних плівок є лише одна точка переходу скла, і лише один пік теплової деградації з’являється на кривих DTG більшості композитних фільмів. HPMC має певну сумісність з HPS. Додавання HPS до HPMC значно покращує властивості кисневого бар'єру композитної мембрани. Механічні властивості композитної мембрани сильно різняться залежно від коефіцієнта сполуки та відносної вологості навколишнього середовища та представляють точку кросовера, яка може забезпечити орієнтир для оптимізації продукту для різних вимог до застосування.

Мікроскопічна морфологія, розподіл фаз, фазовий перехід та інші мікроструктури сполучної системи HPMC/HPS були вивчені за допомогою простих аналізу фарбування йоду, а прозорість та механічні властивості складової системи вивчали за допомогою ультрафіолетового спектрофотометра та механічної власності. Було встановлено взаємозв'язок між мікроскопічною морфологічною структурою та макроскопічною комплексною ефективністю сполучної системи HPMC/HPS. Результати показують, що в складеній системі присутня велика кількість мезофаз, яка має хорошу сумісність. У складеній системі є фазова точка переходу, і ця точка фазового переходу має певне співвідношення сполуки та залежність від концентрації розчину. Найнижча точка прозорості сполучної системи узгоджується з фазовою точкою переходу HPMC від безперервної фази до дисперсної фази та мінімальної точки модуля розтягування. Модуль Юнга та подовження при розриві зменшувались із збільшенням концентрації розчину, що мало причинно -наслідковий зв’язок з переходом HPMC від безперервної фази до дисперсної фази.

Для вивчення впливу хімічної модифікації HPS на реологічні властивості та гелеві властивості HPMC/HPS холодної та гарячої фазової сполучної системи HPMC/HPS холодної фазової сполуки HPMC/HPS. Були вивчені потужність та фазові переходи, і було встановлено взаємозв'язок між мікроструктурою та реологічними та гелевими властивостями. Результати досліджень показують, що гідроксипропіляція ВПС може знизити в'язкість сполучної системи при низькій температурі, покращити плинність сполучного розчину та зменшити явище витончення зсуву; Гідроксипропіляція HPS може звузити лінійну в'язкість сполучної системи. У еластичній області температура фазової переходів сполучної системи HPMC/HPS знижується, а суцільна поведінка сполучної системи при низькій температурі та плинність при високій температурі покращуються. HPMC та HPS утворюють безперервні фази при низьких та високих температурах відповідно, і як дисперсні фази визначають реологічні властивості та гелеві властивості композитної системи при високих та низьких температурах. Як різка зміна кривої в'язкості складеної системи, так і піка дельти Тан в кривій коефіцієнта втрат з'являються при 45 ° С, що перегукується з супутнім фазовим явищем, що спостерігається в мікрофотографії, пофарбованих йодом при 45 ° С.

Вплив хімічної модифікації ГПС на кристалічну структуру та мікро-дивізіональну структуру композитної плівки вивчали за допомогою синхротронного випромінювання невеликих кутових рентгенограм систематично вивчав вплив змін хімічної структури компонентів складених на мікроструктуру та макроскопічні властивості складних систем. Результати синхротронного випромінювання показали, що гідроксипропіляція ВПС та поліпшення сумісності двох компонентів можуть суттєво інгібувати перекристалізацію крохмалю в мембрані та сприяти утворенню вільної самопоподілу структури в складеній мембрані. Макроскопічні властивості, такі як механічні властивості, термічна стійкість та проникність кисню композитної мембрани HPMC/HPS, тісно пов'язані з її внутрішньою кристалічною структурою та структурою аморфної області. Комбінований ефект двох ефектів.

Перша вступ

Як важливий компонент харчових товарів, матеріали для упаковки харчових продуктів можуть захистити їжу від фізичних, хімічних та біологічних пошкоджень та забруднення під час кровообігу та зберігання, підтримувати якість самої їжі, полегшують споживання їжі та забезпечувати їжу. Довгострокове зберігання та збереження та надання вигляду їжі для залучення споживання та отримання вартості понад матеріальну вартість [1-4]. Як новий тип матеріалу для харчових продуктів, який є безпечним та їстівним, і навіть має певну харчову цінність, їстівна плівка має широкі перспективи застосування в упаковці та збереженні харчових продуктів, фаст -фуду та фармацевтичних капсул, і стала дослідницькою точкою в сучасній їжі Упаковки, пов’язані з полями.

Їстівні плівки - це плівки з пористою мережевою структурою, які зазвичай отримують шляхом обробки природних їстівних полімерів. Багато природних полімерів, що існують у природі, мають гелеві властивості, і їх водні розчини можуть утворювати гідрогелі в певних умовах, таких як деякі природні полісахариди, білки, ліпіди тощо. Природні структурні полісахариди, такі як крохмаль та целюлоза, через їх спеціальну молекулярну структуру спіралі довгого ланцюга та стабільні хімічні властивості можуть бути придатними для довгострокових та різних середовищ зберігання, і вони широко вивчаються як їстівні матеріали, що утворюють плівку. Їстівні фільми, зняті з одного полісахариду, часто мають певні обмеження в ефективності. Отже, для усунення обмежень окремих полісахаридів їстівних плівок, отримання спеціальних властивостей або розробки нових функцій, зниження цін на продукцію та розширення їх застосувань, як правило, використовуються два види полісахаридів. Або вищезазначені природні полісахариди складаються для досягнення впливу додаткових властивостей. Однак, через різницю молекулярної структури між різними полімерами, існує певна конформаційна ентропія, і більшість полімерних комплексів частково сумісні або несумісні. Фазова морфологія та сумісність полімерного комплексу визначатимуть властивості композитного матеріалу. Деформація та історія потоку під час обробки мають значний вплив на структуру. Тому вивчаються макроскопічні властивості, такі як реологічні властивості системи полімерного комплексу. Взаємозв'язок між мікроскопічними морфологічними структурами, такими як морфологія фаз та сумісність, важливий для регулювання продуктивності, аналізу та модифікації композиційних матеріалів, технології обробки, проектування конструкції та обробки машин для обробки та оцінки виробництва. Продуктивність продукту та розробка та застосування нових полімерних матеріалів мають велике значення.

У цій главі докладно переглядаються статус дослідницького та застосування матеріалів їстівних плівок; дослідницька ситуація природних гідрогелів; Мета та метод поєднання полімеру та дослідження досліджень полісахаридного сполук; Реологічний метод дослідження системи складання; Реологічні властивості та модель побудови системи холодного та гарячого зворотного гелю аналізуються та обговорюються, а також значущість досліджень, дослідницька мета та дослідження цього вмісту документу.

1.1 Їстівний фільм

Їстівна плівка посилається на додавання пластифікаторів та зшивання агентів на основі природних їстівних речовин (таких як структурні полісахариди, ліпіди, білки), за допомогою різних міжмолекулярних взаємодій, шляхом сполуки, нагрівання, покриття, сушіння тощо. Плівка з пористою мережею Структура, утворена лікуванням. Він може забезпечити різні функції, такі як вибираються властивості бар'єрних властивостей для газу, вологи, вмісту та зовнішніх шкідливих речовин, щоб покращити сенсорну якість та внутрішню структуру їжі та продовжити період зберігання або термін зберігання харчових продуктів.

1.1.1 Історія розвитку їстівних фільмів

Розвиток їстівної плівки можна простежити до 12 -го та 13 століття. У той час китайці застосували простий метод воску для покриття цитрусових та лимонів, що ефективно зменшило втрату води в фруктах та овочах, так що фрукти та овочі підтримували свій первісний блиск, тим самим продовжуючи термін зберігання фруктів і Овочі, але надмірно гальмують аеробне дихання фруктів та овочів, що призводить до погіршення ферментативного фрукта. У 15 столітті азіати вже почали знімати їстівний фільм із соєвого молока і використовували його для захисту їжі та збільшення появи їжі [20]. У 16 столітті британці використовували жир для покриття харчових поверхонь для зменшення втрати вологості їжі. У 19 столітті сахароза вперше використовувалася як їстівне покриття на горіхах, мигдах та фуннусах для запобігання окислення та пронизливості під час зберігання. У 1830-х роках комерційні фільми про парафін з гарячим тремтінням з'явилися для таких фруктів, як яблука та груші. Наприкінці 19 століття плівки желатину розпорошуються на поверхні м'ясних продуктів та інших продуктів для збереження їжі. На початку 1950-х років карнауба-віск тощо було зроблено в емульсії масляної води для покриття та збереження свіжих фруктів та овочів. Наприкінці 1950 -х років почали розвиватися дослідження їстівних фільмів, застосованих до м'ясних продуктів, а найбільш обширним та успішним прикладом є продукти для клізми, оброблені з тваринних тонких кишечників, в корпуси.

Починаючи з 1950 -х, можна сказати, що концепція їстівного фільму була лише запропонована. З тих пір багато дослідників розвинули сильний інтерес до їстівних фільмів. У 1991 році NISPERES застосував карбоксиметил целюлозу (CMC) до покриття та збереження бананів та інших фруктів, дихання плодів зменшувалася, а втрата хлорофілу затрималася. Парк та ін. У 1994 році повідомили про ефективні бар'єрні властивості білкової плівки Zein до O2 та CO2, що покращило втрату води, в'янення та знебарвлення помідорів. У 1995 році Лурдін використовував розведений лужний розчин для лікування крохмалю та додав гліцерин для покриття полуниці для свіжості, що знизило рівень втрат води полуниці та затримку псування. Baberjee вдосконалив властивості їстівної плівки в 1996 році за допомогою мікро-лікефакції та ультразвуковою обробкою рідини, що утворює плівку, тому розмір частинок рідини, що формує плівку, значно зменшився і була покращена однорідна стабільність емульсії. У 1998 році Padegett et al. Додано лізоцим або нісін до їстівної плівки білка сої і використовував її для обгортання їжі, і виявив, що ріст бактерій молочної кислоти в їжі ефективно гальмували [30]. У 1999 році Yin Qinghong et al. Використовується бджолиний віск для виготовлення плівкового покриття для збереження та зберігання яблук та інших фруктів, які могли б інгібувати дихання, запобігти усадці та втрати ваги та інгібувати мікробну інвазію.

Протягом багатьох років стаканки для упаковки морозива, клейовий рисовий папір для упаковки цукерки та шкури тофу для м’ясних страв-це типова їстівна упаковка. Але комерційні застосування їстівних фільмів практично не існували в 1967 році, і навіть збереження фруктів, покритих воском, мало дуже обмежене комерційне використання. До 1986 року кілька компаній почали надавати їстівні кінопродукти, і до 1996 року кількість їстівних кінокомпанії зросла до понад 600. В даний час застосування їстівного фільму в збереженні упаковки продовольства збільшується і досягне Щорічний дохід у розмірі понад 100 мільйонів доларів США.

1.1.2 Характеристики та типи їстівних фільмів

Згідно з відповідними дослідженнями, їстівний фільм має такі видатні переваги: ​​їстівний фільм може запобігти зниженню та погіршенню якості їжі, спричиненої взаємною міграцією різних харчових речовин; Деякі їстівні компоненти фільму самі мають спеціальну харчову цінність та функцію охорони здоров’я; Їстівна плівка має додаткові бар'єрні властивості для CO2, O2 та інших газів; Їстівну плівку можна використовувати для мікрохвильової, випічки, смаженої їжі та медицини та покриття; Їстівний фільм можна використовувати як антиоксиданти та консерванти та інші перевізники, тим самим продовжуючи термін зберігання їжі; Їстівна плівка може бути використана як носій для барвників та харчових фортифікаторів тощо, для поліпшення якості їжі та поліпшення властивостей харчування; Їстівний фільм безпечний і їстівний, і його можна споживати разом з їжею; Їстівні упаковки можуть використовуватися для упаковки невеликих кількостей або одиниць їжі та утворюють багатошарову композитну упаковку з традиційними пакувальними матеріалами, що покращує загальну бар'єрну продуктивність пакувальних матеріалів.

Причина, чому їстівні упаковки мають вищезазначені функціональні властивості, в основному заснована на формуванні певної тривимірної структури мережі всередині них, тим самим показуючи певні сили та бар'єрні властивості. На функціональні властивості їстівної упаковки суттєво впливають властивості її компонентів, а на ступінь внутрішнього полімерного зшивання, рівномірність та щільність мережевої структури також впливають на різні процеси формування плівки. Існують очевидні відмінності в ефективності [15, 35]. Їстівні плівки також мають деякі інші властивості, такі як розчинність, колір, прозорість тощо. Підходящі матеріали для пакувальної їстівної плівки можуть бути обрані відповідно до різних середовищ використання та відмінностей в об'єктах продукту, які підлягають упаковці.

Відповідно до методу формування їстівної плівки, його можна розділити на фільми та покриття: (1) попередньо підготовлені незалежні фільми зазвичай називають фільми. (2) Тонкий шар, утворений на поверхні їжі за допомогою покриття, занурення та обприскування, називається покриттям. Плівки в основному використовуються для продуктів з різними інгредієнтами, які повинні бути індивідуально упаковані (наприклад, приправи та пакетики з маслом у зручних продуктах), продукти з однаковим інгредієнтом, але їх потрібно упаковувати окремо (наприклад, невеликі пакети кави, молочний порошок, тощо) та лікарські засоби або засоби охорони здоров'я. Матеріал капсули; Покриття в основному використовується для збереження свіжої їжі, таких як фрукти та овочі, м'ясні продукти, покриття наркотиків та складання мікрокапсул з контрольованим вивільненням.

Відповідно до плівкоутворюючих матеріалів їстівної пакувальної плівки, її можна розділити на: полісахарид їстівну плівку, білкову їстівну плівку, ліпідну їстівну плівку, мікробну їстівну плівку та композитну їстівну плівку.

1.1.3 Застосування їстівного фільму

As a new type of food packaging material that is safe and edible, and even has a certain nutritional value, edible film is widely used in the food packaging industry, the pharmaceutical field, the storage and preservation of fruits and vegetables, the processing and preservation м'яса та водних продуктів, виробництво фаст -фуду та виробництво олії. Він має широкі перспективи застосування в збереженні продуктів, таких як смажені цукерки.

1.1.3.1 Застосування в упаковці харчових продуктів

Розчин плівкоподібної форми покрита їжею, яку потрібно упаковувати шляхом обприскування, чищення, занурення тощо, щоб запобігти проникненню вологи, кисню та ароматичних речовин, що може ефективно зменшити втрату упаковки та зменшити кількість шарів упаковки ; Значно зменшує зовнішній шар їжі Складність компонентів пластикової упаковки полегшує її переробку та переробку та зменшує забруднення навколишнього середовища; Він застосовується до окремої упаковки деяких компонентів багатокомпонентних складних продуктів для зменшення взаємної міграції між різними компонентами, тим самим зменшуючи забруднення до навколишнього середовища. Зменшіть псування їжі або зниження якості їжі. Їстівна плівка безпосередньо переробляється у пакувальний папір або пакувальні пакети для упаковки харчових продуктів, яка не лише досягає безпеки, чистоти та зручності, але й знижує тиск білого забруднення навколишнього середовища.

Використовуючи кукурудзу, сою та пшеницю в якості основної сировини, паперові зернові плівки можна готувати та використовувати для упаковки ковбас та інших продуктів. Після використання, навіть якщо вони відкидаються в природному середовищі, вони біологічно розкладаються і можуть бути перетворені на ґрунтові добрива для поліпшення ґрунту. . Використовуючи крохмаль, хітозан і квасоля як основні матеріали, їстівний обгортковий папір може бути підготовлений для упаковки фаст-фуду, таких як локшина швидкого харчування та картопля фрі, яка є зручною, безпечною та дуже популярною; Використовується для приправ для пакетів, суцільні супи. Упаковка зручних продуктів, таких як сировина, яку можна безпосередньо готувати в горщику при використанні, може запобігти забрудненню їжі, збільшити харчове харчування та полегшити очищення. Висушений авокадо, картопля та зламаний рис ферментуються та перетворюються на полісахариди, які можна використовувати для приготування нових їстівних внутрішніх пакувальних матеріалів, які є безбарвними та прозорими, мають хороші властивості кисню та механічні властивості, і використовуються для упаковки молочного порошку , салатна олія та інші продукти [19]. Для військової їжі після використання продукту традиційний пластиковий пакувальний матеріал відкидається в навколишньому середовищі і стає маркером для відстеження противника, що легко розкрити місцезнаходження. У багатокомпонентних спеціальних продуктах харчування, таких як піца, випічка, кетчуп, морозиво, йогурт, торти та десерти, пластикові пакувальні матеріали не можна безпосередньо додати для використання, а їстівна упаковка показує свої унікальні переваги, що може зменшити кількість груп дробованої Міграція ароматних речовин покращує якість продукції та естетику [21]. Їстівна упаковка може використовуватися в мікрохвильовій харчовій обробці системи тіста. М'ясні продукти, овочі, сир та фрукти попередньо упаковані шляхом обприскування, занурення або чищення тощо, заморожені та зберігають, і їх потрібно лише мікрохвильовим для споживання.

Незважаючи на те, що доступно кілька комерційних їстівних упаковки та сумки, на рецептурі та застосуванні потенційних пакувальних матеріалів для їстівних пакувальних матеріалів було зареєстровано багато патентів. Французькі органи регулювання продуктів харчування затвердили індустріалізований їстівний пакувальний пакет під назвою "Солупан", який складається з гідроксипропіл -метилцелюлози, крохмалю та сорбату натрію, і є у продажу.

1.1.3.2 Застосування в медицині

Желатин, похідні целюлози, крохмаль та їстівна гумка можуть бути використані для приготування м'яких та твердих корпусів з ліків та продуктів для здоров'я, які можуть ефективно забезпечити ефективність лікарських засобів та медичних продуктів, а також безпечні та їстівні; Деякі лікарські засоби мають притаманний гіркий смак, який важко використовувати пацієнти. Прийняті, їстівні фільми можна використовувати як покриття для смаку для таких препаратів; Деякі кишкові полімерні полімери не розчиняються в середовищі шлунка (pH 1,2), а є розчинними в середовищі кишечника (pH 6,8) і можуть бути використані в кишковому покритті наркотиків; Також можна використовувати як носій для цільових препаратів.

Blanco-Fernandez та ін. Підготував хітозанську ацетильовану моногліцеридну композитну плівку і використовував її для стійкого вивільнення антиоксидантної активності вітаміну Е, і ефект був чудовим. Довгострокові антиоксидантні пакувальні матеріали. Чжан та ін. Змішаний крохмаль з желатином, додав поліетиленгліколь пластифікатора і використовував традиційні. Були вивчені порожні тверді капсули, а також прозорість, механічні властивості, гідрофільні властивості та фазова морфологія композитної плівки. Хороший матеріал капсули [52]. Lal та ін. Зроблено кафірин у їстівне покриття для кишкового покриття парацетамольних капсул і вивчав механічні властивості, теплові властивості, властивості бар'єру та властивості вивільнення лікарських засобів їстівної плівки. Результати показали, що покриття сорго різних твердих капсул плівки гліадіна не було порушено в шлунку, а випустив препарат у кишечнику при рН 6,8. Paik та ін. Підготовлені частинки фталату HPMC, покриті індометацином, і розпорошили їстівну плівко-рідину HPMC на поверхні частинок препарату та вивчали швидкість захоплення лікарського засобу, середній розмір частинок частинок лікарських засобів, їстівні плівки показали, що пристрої HPMCN Індометацин перорального препарату може досягти мети маскування гіркого смаку препарату та націлювання на доставку наркотиків. Oladzadabbasabadi та ін. Змішаний модифікований крохмаль саго з Carageenan для приготування їстівної композитної плівки як замінника традиційних желатинових капсул та вивчав її кінетику сушіння, термомеханічні властивості, фізико -хімічні властивості та бар'єрні властивості, результати показують, що композитна їстівна плівка має подібні властивості до желатину і можуть використовуватись у виробництві фармацевтичних капсул.

1.1.3.3 Застосування в збереженні фруктів та овочів

У свіжі фрукти та овочі після вибору біохімічні реакції та дихання все ще енергійно тривають, що прискорить пошкодження тканин фруктів та овоч Якість внутрішніх тканин та сенсорних властивостей фруктів та овочів. Зниження. Тому збереження стало найважливішим питанням у зберіганнях та транспортуваннях фруктів та овочів; Традиційні методи збереження мають поганий ефект збереження та високу вартість. Збереження покриття фруктів та овочів в даний час є найбільш ефективним методом збереження кімнатної температури. Їстівна плівкова рідина покрита на поверхні фруктів та овочів, що може ефективно запобігти інвазію мікроорганізмів, зменшити дихання, втрату води та втрату поживних речовин фруктових та овочевих тканин, затримують фізіологічне старіння фруктових та овочевих тканин, і зберігайте фруктові та овочеві тканини оригінальною пухкою та гладкою. Глянцевий зовнішній вигляд, щоб досягти мети збереження свіжого та продовження періоду зберігання. Американці використовують ацетил моногліцерид та сир, витягнуті з рослинної олії як основну сировину для приготування їстівної плівки, і використовують її для вирізання фруктів та овоч довгий час. Свіжа держава. Японія використовує шовк відходів як сировину для приготування свіжої плівки для зберігання картоплі, яка може досягти свіжоочисного ефекту, порівнянного з наслідком зберігання холодного. Американці використовують рослинне масло та фрукти як основну сировину для виготовлення покриття рідини, і зберігають вирізані фрукти свіжими, і виявили, що ефект збереження хороший.

Маркес та ін. Використовується сироватковий білок і пектин як сировину, і додала глутаміназа для зшивання для приготування композитної їстівної плівки, яка використовувалася для покриття свіжих яблук, помідорів та моркви, що може значно знизити рівень схуднення. , гальмує зростання мікроорганізмів на поверхні свіжих вирізаних фруктів та овочів та продовжує термін зберігання на передумові підтримки смаку та аромату свіжих вирізаних фруктів та овочів. Ши Лей та ін. Виноград червоного глобуса з покриттям з їстівною плівкою хітозану, яка могла б знизити втрату ваги та швидкість гниття винограду, підтримувати колір та яскравість винограду та затримати деградацію розчинних твердих речовин. Використовуючи хітозан, альгінат натрію, карбоксиметилцелюлозу та поліакрилат натрію як сировину, Лю та ін. Підготували їстівні плівки багатошаровим покриттям для свіжого зберігання фруктів та овочів та вивчали їх морфологію, розчинність у воді тощо. Результати показали, що композитна плівка карбоксиметил-хітозан-гліцеринового карбокса натрію мала найкращий ефект збереження. Sun Qingshen та ін. вивчав композитну плівку ізоляту соєвого білка, яка використовується для збереження полуниці, яка може значно знизити транспірацію полуниці, інгібує їх дихання та зменшити швидкість гнилих плодів. Ferreira та ін. Використовувані фруктові та овочеві залишки порошку та порошок картоплі для приготування композитної їстівної плівки, вивчали розчинність води та механічні властивості композитної плівки та використовували метод покриття для збереження глоду. Результати показали, що термін зберігання глоду був продовжений. 50%, рівень схуднення знизився на 30-57%, а органічна кислота та волога суттєво не змінилися. Fu Xiaowei та ін. вивчав збереження свіжих перців хитозаном їстівною плівкою, і результати показали, що це може значно знизити інтенсивність дихання свіжого перцю під час зберігання та затримати старіння перцю. Наварро-Таразага та ін. Використовувана їстівна плівка HPMC Boeswax для збереження слив. Результати показали, що бджолиний віск може покращити властивості кисню та вологості та механічні властивості плівок HPMC. Швидкість втрати ваги слив значно знизилася, пом'якшення та кровотеча плодів під час зберігання були вдосконалені, а період зберігання слив тривало. Тан Ліінг та ін. Використовуване розчин Alkali Shellac в модифікації крохмалю, підготував їстівну пакувальну плівку та вивчав її властивості плівки; У той же час, використання рідини, що формує плівку для покриття манго для свіжості, може ефективно зменшити дихання, це може запобігти явищу коричневого кольору під час зберігання, зменшити рівень схуднення та продовжити період зберігання.

1.1.3.4 Застосування в обробці та збереженні м'ясних продуктів

М'ясні продукти з багатими поживними речовинами та високою активністю легко вторгуються мікроорганізмами в процес переробки, транспортування, зберігання та споживання, що призводить до затемнення кольору та окислення жиру та іншого псування. Для продовження періоду зберігання та терміну зберігання м'ясних продуктів необхідно спробувати інгібувати активність ферментів у м'ясних продуктах та інвазія мікроорганізмів на поверхню та запобігти погіршенню кольору та запаху, спричиненого окисленням жиру. В даний час збереження їстівних фільмів - це один із поширених методів, широко застосованих у збереженні м'яса в домашніх умовах та за кордоном. Порівнюючи його з традиційним методом, встановлено, що інвазія зовнішніх мікроорганізмів, окислювальна пронизливість жиру та втрата соку значно покращилися в м'ясних продуктах, упакованих у їстівну плівку, а якість м'ясних продуктів значно покращилася. Термін зберігання продовжується.

Дослідження їстівних фільмів м'ясних продуктів розпочалося наприкінці 1950 -х, і найуспішнішим випадком застосування був колагеновий їстівний фільм, який широко використовувався у виробництві та переробці ковбаси. Emiroglu та ін. Додано кунжутне масло до білкової їстівної плівки сої для виготовлення антибактеріальної плівки та вивчав її антибактеріальний вплив на заморожену яловичину. Результати показали, що антибактеріальна плівка може значно інгібувати розмноження та ріст стафілокока aureus. Вук та ін. Підготував їстівну плівку Proanthocyanidin і використовував його для покриття холодильної свинини для свіжості. Колір, pH, значення TVB-N, тиобарбітурова кислота та мікробні підрахунки свинячих відбивних після зберігання протягом 14 днів. Результати показали, що їстівна плівка проантоціанідин може ефективно зменшити утворення тиобарбітурової кислоти, запобігти псуванню жирної кислоти, зменшити інвазію та відтворення мікроорганізмів на поверхні м'ясних продуктів, покращувати якість м'ясних продуктів та продовжити період зберігання та зберігання та зберігання та зберігання та зберігання та зберігання та зберігання та зберігання та зберігання та зберігання та зберігання та зберігання та зберігання зберігання термін зберігання. Цзян Шаотонг та ін. Додано чайні поліфеноли та алліцин до розчину композитного мембранного розчину альгінату крохмалю-содію, і використовували їх для збереження свіжості охолодженої свинини, яка може зберігатися при 0-4 ° С протягом більше 19 днів. Cartagena et al. повідомили про антибактеріальний ефект колагену їстівної плівки, додану з антимікробним засобом Nisin на збереження шматочків свинини, що вказує на те, що колаген їстівна плівка може зменшити міграцію вологи холодильних шматочків свинини, затримати пронизливість м'ясних продуктів та додати 2 колагенову плівку з % Нісін мав найкращий ефект збереження. Ван Руй та ін. вивчали зміни альгінату натрію, хітозан та карбоксиметил -волокна за допомогою порівняльного аналізу рН, летючої основи азоту, почервоніння та загальної кількості колоній яловичини протягом 16 днів зберігання. Три види їстівних плівок вітаміну натрію використовували для збереження свіжості охолодженої яловичини. Результати показали, що їстівна плівка альгінату натрію мала ідеальний ефект збереження свіжості. Caprioli та ін. Загорнута варена грудка індички з натрієвою листівною плівкою, а потім охолоджувала її при 4 ° С. Дослідження показали, що їстівна плівка натрію може уповільнити м'ясо індички під час охолодження. промахності.

1.1.3.5 Застосування у збереженні водних продуктів

Зниження якості водних продуктів в основному проявляється у зменшенні вільної вологи, погіршенням аромату та погіршенням текстури водного продукту. Розкладання водних продуктів, окислення, денатурації та сухого споживання, спричиненого мікробною інвазією, є важливими факторами, що впливають на термін зберігання водних продуктів. Заморожене зберігання - це загальний метод збереження водних продуктів, але в процесі також буде певна ступінь деградації якості, що особливо серйозно для прісноводних риб.

Збереження їстівних фільмів водних продуктів розпочалося наприкінці 1970 -х і тепер широко використовувалося. Їстівна плівка може ефективно зберігати заморожених водних продуктів, зменшити втрату води, а також може поєднуватися з антиоксидантами для запобігання окислення жиру, тим самим досягаючи мети продовження терміну зберігання та терміну зберігання. Meenatchisundaram та ін. Підготував композитну їстівну плівку на основі крохмалю, використовуючи крохмаль як матрицю, і додали спеції, такі як гвоздика та кориця, і використовували її для збереження білих креветок. Результати показали, що їстівна крохмальна плівка може ефективно інгібувати ріст мікроорганізмів, сповільнювати окислення жиру, продовжити термін зберігання холодильних білих креветок при 10 ° С і 4 ° С, становив відповідно 14 та 12 днів. Ченг Юаньюан та інші вивчали консервант розчину Пулулана і здійснювали прісноводну рибу. Збереження може ефективно інгібувати ріст мікроорганізмів, уповільнити окислення рибного білка та жиру та мати відмінний ефект збереження. Юнус та ін. Покрита райдужна форель з желатиновою їстівною плівкою, до якої додавали ефірне масло бухти, і вивчали ефект холодильного збереження при 4 ° С. Результати показали, що їстівна плівка желатина була ефективною для підтримки якості райдужної форелі до 22 днів. довгий час. Wang Siwei та ін. Використовується альгінат натрію, хітозан та CMC як основні матеріали, додали стеаринову кислоту для приготування їстівної плівки та використовували її для покриття Penaeus vannamei для свіжості. Дослідження показало, що композитна плівка CMC та хітозан рідина має хороший ефект збереження і може продовжити термін зберігання приблизно на 2 дні. Ян Шенпінг та інші використовували їстівну плівку з поліфенолу хитозан-чайли для охолодження та збереження свіжого волосся, що може ефективно інгібувати розмноження бактерій на поверхні зачіски, затримати утворення летючої гідрохлорової кислоти та розширити термін служби волосся на волосся на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на дому на бавовняну дому на волосся на дому на дому до близько 12 днів.

1.1.3.6 Застосування в смаженій їжі

Смажена їжа-це широко популярна готова до вживання їжі з великим виходом. Він обгорнутий полісахаридом та білковою їстівною плівкою, яка може запобігти зміні кольору їжі під час процесу смаження та зменшити споживання олії. Введення кисню та вологи [80]. Смажена їжа з гелланом Gellan може зменшити споживання нафти на 35%-63%, наприклад, при смаженні сашимі, це може зменшити споживання нафти на 63%; При смаженій картопляній чіпсах це може зменшити споживання нафти на 35%-63%. Зниження споживання палива на 60%тощо [81].

Singthong et al. Зроблені їстівні плівки полісахаридів, таких як альгінат натрію, карбоксиметил целюлоза та пектин, які використовували для покриття смажених бананових смужок і вивчали швидкість поглинання масла після смаження. Результати показали, що пектин та карбоксил Смажені бананові смужки, покриті метилцелюлозою, показали кращу сенсорну якість, серед яких пектинова їстівна плівка найкращим чином вплинула на зменшення поглинання масла [82]. Hownia et al. На поверхні смажених курячих філе HPMC та плівок MC для вивчення зміни споживання масла, вмісту вільної жирної кислоти та кольорового значення в смаженій олії. Попереднє покриття може зменшити всмоктування нафти та покращити термін експлуатації нафти [83]. Sheng Meixiang та ін. Зроблені їстівні плівки ізоляту білка CMC, хітозану та сої, картопляних чіпсів та обсмажували їх при високій температурі для вивчення поглинання нафти, вмісту води, кольору, вмісту акриламіду та сенсорної якості картопляних мікросхем. , Результати показали, що їстівна плівка білка сої має значний вплив на зменшення споживання масла смажених картопляних мікросхем, а їстівна плівка хітозану має кращий вплив на зменшення вмісту акриламіду [84]. Сальвадор та ін. Покрили поверхню смажених кальмарів крохмалем пшениці, модифікованим кукурудзяним крохмалем, декстрином та глютеном, що може покращити хрусткість кальмарів кальмарів та знизити швидкість поглинання масла [85].

1.1.3.7 Застосування в хлібобулочних виробах

Їстівну плівку можна використовувати як плавне покриття для поліпшення зовнішнього вигляду хлібобулочних виробів; може бути використаний як бар'єр для вологи, кисню, жиру тощо, щоб покращити термін зберігання хлібобулочних виробів, наприклад, хитозан їстівна плівка використовується для поверхневого покриття хліба, він також може бути використаний як клей для хрустких закусок і закусок, Наприклад, смажений арахіс часто покривають клеями для покриття солі та приправ [87].

Крістос та ін. Зроблені їстівні плівки альгінату натрію та сироваткового білка та покривали їх на поверхні пробіотичного хліба Lactobacillus rhamnosus. Дослідження показало, що швидкість виживання пробіотиків була значно покращена, але два типи хліба показали, що механізми травлення дуже схожі, тому покриття їстівної плівки не змінює текстуру, аромат та термофізичні властивості хліба [88]. Panuwat та ін. Додано екстракт індійського гусера в матрицю метил целюлози для приготування їстівної композитної плівки та використовував її для збереження свіжості смажених кешью. Результати показали, що композитна їстівна плівка може ефективно інгібувати смажені кешью під час зберігання. Якість погіршувався, а термін зберігання смажених кешью був продовжений до 90 днів [89]. Schou et al. Зробив прозору та гнучку їстівну плівку з натрієвим казеататом та гліцерином, і вивчав його механічні властивості, проникність води та її упаковку на запечені шматочки хліба. Результати показали, що їстівна плівка натрієвої казеатінатної запеченої хліба. Після паніру його твердість може бути зменшена протягом 6 год від зберігання при кімнатній температурі [90]. Du et al. Використовувана їстівна плівка на основі яблук та їстівні плівки на основі томатів, додана з ефірними маслами рослини для обгортання смаженої курки, яка не тільки гальмувала ріст мікроорганізмів перед обсмажуванням курки, але й посилює аромат курки після обсмажування [91]. Javanmard та ін. Підготував їстівну плівку з крохмалю пшениці і використовував його для обгортання запечених ядра фісташок. Результати показали, що їстівна крохмальна плівка може запобігти окислювальній промахисті горіхів, покращувати якість горіхів та продовжити термін їх зберігання [92]. Majid та ін. Використовувана сироватка білка їстівної плівки для обсмаженого арахісу, який може збільшити кисневий бар'єр, зменшити пронизливість арахісу, покращувати смажену арахісову крихкість та продовжити період зберігання [93].

1.1.3.8 Застосування в кондитерських виробах

Цукеркова промисловість має високі вимоги до дифузії летких компонентів, тому для шоколаду та цукерок з полірованими поверхнями необхідно використовувати водорозчинні їстівні плівки для заміни летких компонентів, що містять покриття. Їстівна упаковка може утворювати гладку захисну плівку на поверхні цукерки для зменшення міграції кисню та вологи [19]. Застосування сироваткових білків їстівних плівок у кондитерськість може значно зменшити дифузію його летких компонентів. Коли шоколад використовується для інкапсуляції жирних продуктів, таких як печиво та арахісове масло, олія переїде на зовнішній шар шоколаду, роблячи шоколадний липкий і спричиняючи явище «зворотного морозу», але внутрішній матеріал висунеться, що призведе до зміна його аромату. Додавання шару пакувального матеріалу їстівної плівки з функцією бар'єрного бар'єру може вирішити цю проблему [94].

Нельсон та ін. використовувана метилцелюлозна їстівна плівка для покриття цукерки, що містять кілька ліпідів, і демонстрували дуже низьку проникність ліпідів, тим самим пригнічуючи явище глазурі в шоколаді [95]. Мейєрс застосував двошарову їстівну плівку з гідрогелем-воском до жувальної гумки, яка могла б покращити її адгезію, зменшити нестабільність води та продовжити термін зберігання [21]. Вода, приготована Fadini et al. Масло з деколлаген-кокоа їстівною композитною плівкою була вивчена на її механічні властивості та проникність води, і вона використовувалася як покриття для шоколадних виробів з хорошими результатами [96].

1.1.4 їстівні фільми на основі целюлози

Їстівна плівка на основі целюлози-це своєрідна їстівна плівка, виготовлена ​​з найбільш рясної целюлози та її похідних у природі як основної сировини. Їстівна плівка на основі целюлози без запаху і несмачна, має хорошу механічну міцність, властивості нафтового бар'єру, прозорість, гнучкість та хороші властивості газового бар'єру. Однак, завдяки гідрофільній природі целюлози, стійкість їстівної плівки на основі целюлози є, як правило, відносно погана [82, 97-99].

Їстівна плівка на основі целюлози, виготовлена ​​з відходів у виробництві харчової промисловості, може отримати їстівні упаковки з чудовими продуктивністю та може повторно використовувати відходи для збільшення додаткової вартості продукції. Ferreira та ін. Змішаний фруктовий та овочевий порошок із порошком картопляної шкірки для приготування їстівної композитної плівки на основі целюлози та нанесення її на покриття глоду для збереження свіжості та досягнення хороших результатів [62]. Tan Huizi та ін. Використовується дієтичне волокно, витягнуте з квасолі, як базовий матеріал і додавали певну кількість загусника для приготування їстівної плівки соєвого волокна, яка має хороші механічні властивості та бар'єрні властивості [100], яка в основному використовується для упаковки приправи з локшиною швидкого харчування , зручно і поживно розчиняти матеріальний пакет безпосередньо в гарячій воді.

Водозрозчинна похідна целюлози, такі як целюлоза метил (MC), карбоксиметил целюлоза (CMC) та гідроксипропіл метил целюлоза (HPMC), можуть утворювати безперервну матрицю і зазвичай використовуються в розробці та дослідженні їстівних плівок. Сяо Наїю та ін. Використовується MC як основна плівкова підкладка, додав поліетиленгліколь та хлорид кальцію та інші допоміжні матеріали, підготував MC їстівну плівку методом кастингу та застосувати її до збереження Олекранона, який може продовжити рот Олекранона. Термін зберігання персика становить 4,5 дні [101]. Esmaeili та ін. Підготував MC їстівну плівку, кастинг та нанесив її на покриття мікрокапсул для ефірного масла рослини. Результати показали, що плівка MC має хороший ефект від масляного блоку і може бути застосована до упаковки харчових продуктів для запобігання псування жирних кислот [102]. Тянь та ін. Модифіковані їстівні плівки MC з стеариновою кислотою та ненасиченими жирними кислотами, що може покращити властивості блокування води MC їстівних плівок [103]. Lai Fengying та ін. вивчав вплив типу розчинника на процес формування плівки MC їстівної плівки та бар'єрні властивості та механічні властивості їстівної плівки [104].

Мембрани CMC мають хороші бар'єрні властивості для O2, CO2 та олій і широко використовуються в галузі їжі та ліків [99]. Bifani та ін. Підготували мембрани CMC та вивчали вплив екстрактів листя на властивості водного бар'єру та властивості газових бар'єрів мембран. Результати показали, що додавання екстрактів листя може значно покращити властивості вологості та кисневого бар'єру мембран, але не для СО2. Властивості бар'єру пов'язані з концентрацією екстракту [105]. Де Моура та ін. Підготували наночастинки хітозану, посилювали плівки CMC та вивчали теплову стабільність, механічні властивості та розчинність води композитних плівок. Результати показують, що наночастинки хітозану можуть ефективно покращити механічні властивості та теплову стабільність плівок CMC. Секс [98]. Ghanbarzadeh та ін. Підготував їстівні плівки CMC та вивчав вплив гліцерину та олеїнової кислоти на фізико -хімічні властивості плівок CMC. Результати показали, що бар'єрні властивості плівок були значно покращені, але механічні властивості та прозорість знижувались [99]. Ченг та ін. Підготував карбоксиметил-целюлозу-кон'як глюкумананну їстівну композитну плівку та вивчав вплив пальмової олії на фізико-хімічні властивості композитної плівки. Результати показали, що менші ліпідні мікросфери можуть значно збільшити композитну плівку. Поверхнева гідрофобність та кривизна каналу проникнення молекули води можуть покращити продуктивність бар'єру вологи мембрани [106].

HPMC має хороші плівкоутворюючі властивості, і його плівка є гнучкою, прозорою, безбарвною та без запаху, і має хороші властивості нафтового бар'єра, але його механічні властивості та властивості блокування води повинні бути вдосконалені. Дослідження Zuniga et al. показали, що початкова мікроструктура та стабільність розчину формування плівки HPMC можуть суттєво вплинути на поверхневу та внутрішню структуру плівки, і спосіб входу в масляні краплі під час утворення плівкової структури може суттєво вплинути на пропускання світла та поверхневу активність фільм. Додавання агента може покращити стабільність розчину плівки, що, в свою чергу, впливає на структуру поверхні та оптичні властивості плівки, але механічні властивості та проникність повітря не знижуються [107]. Klangmuang та ін. Використовується органічно модифікована глина та бджолиний віск для вдосконалення та модифікації їстівної плівки HPMC для покращення механічних властивостей та бар'єрних властивостей плівки HPMC. Дослідження показало, що після модифікації бджолиного воску та глини механічні властивості їстівної плівки HPMC були порівнянні з властивостями їстівної плівки. Продуктивність компонентів вологи була покращена [108]. Dogan та ін. Підготував їстівну плівку HPMC та використовував мікрокристалічну целюлозу для посилення та модифікації плівки HPMC та вивчав проникність води та механічні властивості плівки. Результати показали, що властивості бар'єру вологи модифікованої плівки суттєво не змінилися. , але його механічні властивості значно покращилися [109]. Чой та ін. Додано ефірне масло Oregano та ефірне масло бергамота в матрицю HPMC для приготування їстівної композитної плівки та нанесіть її на збереження покриття свіжих слив. Дослідження показало, що їстівна композитна плівка може ефективно інгібувати дихання слив, зменшуючи вироблення етилену, зниження швидкості схуднення та покращення якості слив [110]. Esteghlal et al. Змішаний HPMC з желатином для приготування їстівних композитних плівок та вивчення їстівних композиційних плівок. Фізико -хімічні властивості, механічні властивості та сумісність желатину HPMC показали, що властивості розтягування композитних плівок HPMC не змінюються суттєво, що може бути використане при приготуванні лікарських капсул [111]. Віллакрес та ін. вивчали механічні властивості, властивості газового бар'єру та антибактеріальні властивості HPMC-Cassava крохмалю їстівних композитних плівок. Результати показали, що композитні плівки мали хороші властивості кисневого бар'єру та антибактеріальні ефекти [112]. Byun et al. Підготовлені композитні мембрани Shellac-HPMC та вивчали вплив типів емульгаторів та концентрації шелака на композитні мембрани. Емульгатор зменшив властивості блокування води композитної мембрани, але її механічні властивості суттєво не зменшилися; Додавання Shellac значно покращило теплову стабільність мембрани HPMC, а його ефект збільшувався зі збільшенням концентрації шелака [113].

1.1.5 їстівні фільми на базі крохмалю

Крохмаль - природний полімер для приготування їстівних фільмів. Він має переваги широкого джерела, низької ціни, біосумісності та харчових цінностей, і широко використовується в харчовій та фармацевтичній промисловості [114-117]. Нещодавно дослідження чистого крохмалю їстівних фільмів та їстівних композиційних фільмів на основі крохмалю для зберігання та збереження їжі з'явилися один за одним [118]. Високий крохмаль амілози та його гідроксипропільований модифікований крохмаль є основними матеріалами для приготування їстівних плівок на основі крохмалю [119]. Ретроградація крохмалю є основною причиною його здатності створити фільм. Чим вище вміст амілози, тим більш жорсткий міжмолекулярний зв’язок, тим простіше виробляти ретроградування, і тим краще плівкоутворююча властивість та остаточна міцність на розрив плівки. більший. Амілоза може робити водорозчинні плівки з низькою проникністю кисню, а бар'єрні властивості високомолозних плівок не зменшаться в умовах високої температури, що може ефективно захистити упаковану їжу [120].

Крохмальна їстівна плівка, безбарвна та без запаху, має хорошу прозорість, розчинність води та властивості газового бар'єру, але вона демонструє відносно сильну гідрофільність та погані властивості бар'єрного бар'єру, тому в основному використовується в упаковці кисню та масляного бар'єру [121-123]. Крім того, мембрани на основі крохмалю схильні до старіння та ретроградації, а їх механічні властивості відносно погані [124]. Для подолання вищезазначених недоліків крохмаль може бути модифікований фізичними, хімічними, ферментативними, генетичними та адитивними методами для поліпшення властивостей їстівних плівок на основі крохмалю [114].

Чжан Чженгмао та ін. Використовувана ультрапідйомна крохмальна їстівна плівка для покриття полуниці і виявила, що вона може ефективно зменшити втрату води, затримати зменшення вмісту розчинного цукру та ефективно продовжити період зберігання полуниці [125]. Гарсія та ін. Модифікований крохмаль з різними співвідношеннями ланцюга для отримання модифікованої рідини, що утворює плівку крохмалю, яка використовувалася для свіжого збереження плівки з полуничним покриттям. Швидкість та коефіцієнт розпаду були кращими, ніж у групі без покриття [126]. Ghanbarzadeh та ін. Модифікований крохмаль за допомогою зшивання лимонної кислоти та отримав хімічно зшиту модифіковану крохмальну плівку. Дослідження показали, що після зшивання модифікації властивості бар'єру вологи та механічні властивості плівок крохмалю були вдосконалені [127]. Гао Кунью та ін. Проводяться ферментативні гідролізи крохмалю та отриману крохмальну їстівну плівку, а його механічні властивості, такі як міцність на розрив, подовження та стійкість до складання збільшуються, а продуктивність бар'єру вологи зростала зі збільшенням часу дії ферменту. значно покращився [128]. Парра та ін. Додано з поперечним агентом до крохмалю тапіоки для підготовки їстівної плівки з хорошими механічними властивостями та низькою швидкістю передачі пари [129]. Fonseca та ін. використовували гіпохлорит натрію для окислення картопляного крохмалю та підготовки їстівної плівки окисленого крохмалю. Дослідження показало, що його швидкість передачі водяної пари та розчинність води були значно знижені, що може бути застосовано до упаковки їжі з високою водою [130].

З'єднання крохмалю з іншими їстівними полімерами та пластифікаторами є важливим методом поліпшення властивостей їстівних фільмів на основі крохмалю. В даний час часто використовувані складні полімери - це здебільшого гідрофільні колоїди, такі як пектин, целюлоза, полісахарид морських водоростей, хітозан, карагенан та ксантан [131].

Марія Родрігес та ін. Використовується картопляний крохмаль та пластифікатори або поверхнево-активні речовини як основні матеріали для приготування їстівних плівок на основі крохмалю, показуючи, що пластифікатори можуть збільшити гнучкість плівки та ПАР можуть зменшити розтягнення плівки [132]. Santana та ін. Використовувані нановолокна для посилення та модифікації їстівних плівок Cassava крохмалю та отримані їстівні композитні плівки на основі крохмалю з вдосконаленими механічними властивостями, бар'єрними властивостями та термічною стійкістю [133]. Azevedo та ін. Сироватковий білок з термопластичним крохмалем для приготування єдиного матеріалу плівки, що вказує на те, що сироватковий білок та термопластичний крохмаль мають сильну міжфазну адгезію, а сироватковий білок може значно покращити доступність крохмалю. Блокування води та механічні властивості їстівних плівок [134]. Edhirej та ін. Підготував їстівну плівку на основі крохмалю та тапіоки та вивчав вплив пластифікатора на фізичну та хімічну структуру, механічні властивості та теплові властивості плівки. Результати показують, що тип та концентрація пластифікатора можуть суттєво вплинути на плівку крохмалю тапіоки. Порівняно з іншими пластифікаторами, такими як сечовина та триетиленгліколь, пектин має найкращий пластифікаційний ефект, а пластизована пластикована пластикована плівка для пластину має хороші властивості блокування води [135]. Saberi et al. Використовували гороховий крохмаль, гуарну гумку та гліцерин для приготування їстівних композитних фільмів. Результати показали, що гороховий крохмаль відігравав головну роль у товщині плівки, щільності, згуртованості, проникності води та міцності на розрив. Гуарна гумка Це може впливати на міцність на розрив та модуль пружності мембрани, а гліцерин може покращити гнучкість мембрани [136]. JI та ін. Складений хітозан і кукурудзяний крохмаль, додавали наночастинки карбонату кальцію для приготування антибактеріальної плівки на основі крохмалю. Дослідження показало, що між крохмалем та хітозаном утворюються міжмолекулярні водневі зв’язки, а механічні властивості плівки були та антибактеріальними властивостями [137]. Meira та ін. Поліпшені та модифіковані кукурудзяні крохмалі їстівні антибактеріальні плівки з наночастинками каоліну та механічні та теплові властивості композитної плівки були вдосконалені, а на антибактеріальний ефект не впливав [138]. Ortega-Toro та ін. Додано HPMC до крохмалю і додав лимонну кислоту для приготування їстівної плівки. Дослідження показало, що додавання HPMC та лимонної кислоти може ефективно інгібувати старіння крохмалю та зменшити проникність води їстівної плівки, але властивості кисневого бар'єру падають [139].

1,2 полімерні гідрогелі

Гідрогелі-це клас гідрофільних полімерів з тривимірною мережевою структурою, яка нерозчинна у воді, але може бути набрякла водою. Макроскопічно, гідрогель має певну форму, не може текти і є твердою речовиною. Мікроскопічно, водорозчинні молекули можуть розподілятися різними формами та розміром у гідрогелі та дифузні при різних швидкостях дифузії, тому гідрогель виявляє властивості розчину. Внутрішня структура гідрогелів має обмежену міцність і легко знищується. Він знаходиться в стані між твердою та рідиною. Він має подібну еластичність до твердого речовини і явно відрізняється від справжнього твердого.

1.2.1 Огляд полімерних гідрогелів

1.2.1.1 Класифікація полімерних гідрогелів

Полімерний гідрогель-це тривимірна мережева структура, утворена фізичним або хімічним зшиванням між полімерними молекулами [143-146]. Він поглинає велику кількість води у воді, щоб набрякати себе, і в той же час він може підтримувати свою тривимірну структуру і бути нерозчинним у воді. води.

Існує багато способів класифікації гідрогелів. Виходячи з різниці у властивостях зшивання, їх можна розділити на фізичні гелі та хімічні гелі. Фізичні гелі утворюються відносно слабкими водневими зв’язками, іонними зв’язками, гідрофобними взаємодіями, силами Ван дер Ваальса та фізичним заплутуванням між полімерними молекулярними ланцюгами та іншими фізичними силами, і вони можуть бути перетворені в розчини в різних зовнішніх середовищах. Його називають оборотним гелем; Хімічний гель, як правило, є постійною тривимірною мережевою структурою, утвореною зшиванням хімічних зв’язків, таких як ковалентні зв’язки в присутності тепла, світла, ініціатора тощо. Після утворення гелю він є незворотним і постійним, також відомим як Для справжнього конденсату [147-149]. Фізичні гелі, як правило, не потребують хімічної модифікації та мають низьку токсичність, але їх механічні властивості відносно погані, і важко протистояти великому зовнішньому стресу; Хімічні гелі, як правило, мають кращу стабільність та механічні властивості.

Виходячи з різних джерел, гідрогелі можна розділити на синтетичні полімерні гідрогелі та природні полімерні гідрогелі. Синтетичні полімерні гідрогелі - це гідрогелі, утворені хімічною полімеризацією синтетичних полімерів, в основному, включаючи поліакрилову кислоту, полівінілацетат, поліакриламід, поліетиленоксид тощо; Природні полімерні гідрогелі-це полімерні гідрогелі утворюються шляхом зшивання природних полімерів, таких як полісахариди та білки в природі, включаючи целюлозу, альгінат, крохмаль, агарозу, гіалуронову кислоту, желатину та колагену [6, 7, 150], 151]. Природні полімерні гідрогелі зазвичай мають характеристики широкого джерела, низької ціни та низької токсичності, а синтетичні полімерні гідрогелі, як правило, прості в обробці та мають великі врожаї.

Виходячи з різних відповідей на зовнішнє середовище, гідрогелі також можна розділити на традиційні гідрогелі та розумні гідрогелі. Традиційні гідрогелі відносно нечутливі до змін у зовнішньому середовищі; Розумні гідрогелі можуть відчути невеликі зміни у зовнішньому середовищі та спричинити відповідні зміни фізичної структури та хімічних властивостей [152-156]. Для гідрогелів, чутливих до температури, об'єм змінюється з температурою навколишнього середовища. Зазвичай такі полімерні гідрогелі містять гідрофільні групи, такі як гідроксиль, ефір та амідні або гідрофобні групи, такі як метил, етил та пропіл. Температура зовнішнього середовища може впливати на гідрофільну або гідрофобну взаємодію між молекулами гелю, водневим зв’язком та взаємодією між молекулами води та полімерними ланцюгами, тим самим впливаючи на баланс гелевої системи. Для рН-чутливих гідрогелів система зазвичай містить групи, що модифікують кислоту, такі як карбоксильні групи, групи сульфонової кислоти або аміногрупи. У середовищі, що змінюється рН, ці групи можуть поглинати або вивільняти протони, змінюючи водневе зв’язок у гелі та різницю між внутрішніми та зовнішніми іонними концентраціями, що призводить до зміни об'єму гелю. Для електричного поля, магнітного поля та чутливих до світла гідрогелів вони містять функціональні групи, такі як поліелектроліти, оксиди металів та фоточутливі групи відповідно. За різних зовнішніх подразників змінюється температура або іонізацію системи, а потім об'єм гелю змінюється на принцип, аналогічний температурі або чутливому до рН гідрогелю.

Виходячи з різних гель-поведінки, гідрогелі можна розділити на індуковані в холодну гелі та тепловознавчі гелі [157]. Холодний гель, який коротко називають холодним гелем, - це макромолекула, яка існує у вигляді випадкових котушок при високій температурі. Під час процесу охолодження, через дію міжмолекулярних водневих зв’язків, поступово утворюються спіральні фрагменти, тим самим завершуючи процес з розчину. Перехід до гелю [158]; Термо-індукований гель, який називається термальним гелем, є макромолекулею в стані розчину при низькій температурі. Під час процесу нагрівання тривимірна мережева структура утворюється за допомогою гідрофобної взаємодії тощо, тим самим завершуючи гелеутарний перехід [159], 160].

Гідрогелі також можна розділити на гомополімерні гідрогелі, сополімеризовані гідрогелі та взаємопроникні мережеві гідрогелі на основі різних властивостей мережі, мікроскопічних гідрогелів та макроскопічних гідрогелів на основі різних розмірів гелів та біологічно розкладаються властивостями. По-різному розділене на розкладаються гідрогелі та недеградні гідрогелі.

1.2.1.2 Застосування природних полімерних гідрогелів

Природні полімерні гідрогелі мають характеристики хорошої біосумісності, високої гнучкості, рясних джерел, чутливості до навколишнього середовища, високої утримання води та низької токсичності та широко застосовуються в біомедицині, переробці харчових продуктів, охорони навколишнього середовища, сільського господарства та виробництва лісового господарства, і це широко Використовується в промисловості та інших галузях [142, 161-165].

Застосування природних полімерних гідрогелів у біомедичних полях. Природні полімерні гідрогелі мають хорошу біосумісність, біодеградуваність та відсутність токсичних побічних ефектів, тому їх можна використовувати як заправки рани та безпосередньо контактувати з тканинами людини, що може ефективно зменшити інвазію мікроорганізмів in vitro, запобігти втраті рідин у тілі та дозволити кисень пройти крізь. Сприяє загоєнню ран; Можна використовувати для приготування контактних лінз, з перевагами комфортного носіння, хорошої проникності кисню та допоміжного лікування захворювань очей [166, 167]. Природні полімери схожі на структуру живих тканин і можуть брати участь у нормальному метаболізмі людського організму, тому такі гідрогелі можуть використовуватися як тканинні інженерні риштування, ремонт тканинних інженерних хрящів тощо. Сформовані та ін'єкційні скелі. Попередньо зафіксовані стенти використовують воду Спеціальну тривимірну мережеву структуру гелю дозволяє йому відігравати певну допоміжну роль у біологічних тканинах, забезпечуючи при цьому специфічний і достатній простір росту для клітин, а також може викликати ріст клітин, диференціювання та деградації та Поглинання людським тілом [168]. Стенти, створені ін'єкцією, використовують поведінку фазових переходів гідрогелів, щоб швидко утворювати гелі після введення в стані розчину, що може мінімізувати біль пацієнтів [169]. Деякі природні полімерні гідрогелі є екологічно чутливими, тому вони широко використовуються як матеріали, що керуються наркотиками Вплив препаратів на організм людини [170].

Application of natural polymer hydrogels in food-related fields. Натуральні полімерні гідрогелі є важливою частиною трьох прийомів людей на день, наприклад, деякі десерти, цукерки, замінники м'яса, йогурт та морозиво. It is often used as a food additive in food commodities, which can improve its physical properties and give it a smooth taste. Наприклад, його використовують як загусник у супах і соусах, як емульгатор соку, і як призупиний засіб. У молочних напоях, як гелінг-агент у пудингах та аспиках, як уточнюючий агент та стабілізатор піни в пиві, як інгібітор синерезу в сирі, як в'яжуча в ковбасах, як інгібітори ретрогрантів крохмалю використовуються в хлібі та маслі [171-174 ]. З посібника з харчових добавок видно, що велика кількість природних полімерних гідрогелів затверджується як харчові добавки для переробки харчових продуктів [175]. Натуральні полімерні гідрогелі використовуються як харчові фортифікаторів у розвитку продуктів для здоров'я та функціональних продуктів, таких як дієтичні волокна, що використовуються в продуктах для схуднення та продуктів проти коннстипації [176, 177]; Як пребіотики, вони використовуються в засобах охорони здоров’я та продуктами для медичних послуг для запобігання раку товстої кишки [178]; Натуральні полімерні гідрогелі можуть бути перетворені в їстівні або розкладаються покриття або плівки, які можна використовувати в полі продуктів для упаковки харчових продуктів, таких як збереження фруктів та овочів, покриваючи їх на фруктах та овочах на поверхні, він може продовжити термін зберігання фруктів та овочів і зберігають фрукти та овочі свіжими та ніжними; Він також може використовуватися як пакувальні матеріали для зручності, таких як ковбаси та приправи для полегшення очищення [179, 180].

Застосування природних полімерних гідрогелів в інших галузях. З точки зору щоденних потреб, його можна додати до кремового догляду за шкірою або косметикою, що може не лише запобігти висиханню продукту на зберігання, але й тривалого зволоження та зволоження шкіри; Його можна використовувати для стилізації, зволоження та повільного випуску ароматів у макіяжі краси; Його можна використовувати в щоденних потребах, таких як паперові рушники та памперси [181]. У сільському господарстві його можна використовувати для протистояння посухою та захисту розсади та зменшення інтенсивності праці; Як покриття для насіння рослин, він може значно збільшити швидкість проростання насіння; При використанні при трансплантації розсади це може збільшити рівень виживання розсади; пестициди, покращують використання та зменшують забруднення [182, 183]. Що стосується навколишнього середовища, він використовується як флокулянт та адсорбент для очищення стічних вод, який часто містить іони важких металів, ароматичні сполуки та барвники для захисту водних ресурсів та покращення навколишнього середовища [184]. У промисловості він використовується як дегідраційний засіб, бурове мастило, матеріал для обгортання кабелю, ущільнювальний матеріал та агент для зберігання холодного та ін. [185].

1.2.2 Гідроксипропіл метилцелюлозне термогель

Целюлоза - це природна макромолекулярна сполука, яка була вивчена найдавніше, має найближчі стосунки з людьми і має найпоширеніший характер. Він широко присутній у вищих рослин, водоростей та мікроорганізмів [186, 187]. Целюлоза поступово привертала широку увагу завдяки своєму широкому джерелу, низькій ціні, відновлюваному, біологічно розкладаному, безпечному, нетоксичному та хорошому біосумісності [188].

1.2.2.1 целюлоза та її ефіри

Целюлоза-це лінійний полімерно-ланцюговий полімер, утворений підключенням структурних одиниць D-ангідроглюкози через β-1,4 глікозидні зв’язки [189-191]. Нерозчинний. За винятком однієї кінцевої групи на кожному кінці молекулярного ланцюга, у кожній одиниці глюкози є три полярні гідроксильні групи, які можуть утворювати велику кількість внутрішньомолекулярних та міжмолекулярних водневих зв’язків при певних умовах; А целюлоза-це поліциклічна структура, а молекулярний ланцюг напівжорсткий. Ланцюг, висока кристалічність та сильно регулярна за структурою, тому він має характеристики високого ступеня полімеризації, хорошої молекулярної орієнтації та хімічної стабільності [83, 187]. Оскільки целюлозна ланцюг містить велику кількість гідроксильних груп, він може бути хімічно модифікований різними методами, такими як естерифікація, окислення та ефірна для отримання похідних целюлози з відмінними властивостями застосування [192, 193].

Похідні целюлози - одна з найдавніших досліджуваних та вироблених продуктів у галузі полімерної хімії. Вони є полімерними тонкими хімічними матеріалами з широким спектром використання, які хімічно модифіковані від природної полімерної целюлози. Серед них широко використовуються ефіри целюлози. Це одна з найважливіших хімічних сировини в промислових застосуванні [194].

Існує багато різновидів ефірів целюлози, всі вони, як правило, мають свої унікальні та чудові властивості, і широко використовуються в багатьох галузях, таких як їжа та медицина [195]. MC - це найпростіший вид целюлози з метильною групою. Зі збільшенням ступеня заміщення його можна розчиняти в розведеному лужному розчині, воді, спирті та ароматичному вуглеводневому розчиннику, що демонструє унікальні властивості теплового гелю. [196]. CMC is an anionic cellulose ether obtained from natural cellulose by alkalization and acidification.

Це найбільш широко використовуваний і використовується целюлозний ефір, який розчинний у воді [197]. HPC, гідроксиалкільне целюлозне ефір, отриманий шляхом лужної та ефірної целюлози, має хорошу термопластичність, а також виявляє властивості теплового гелю, а на температуру гелю суттєво впливає ступінь гідроксипропілу [198]. HPMC, важливий змішаний ефір, також має властивості теплового гелю, а його гелеві властивості пов'язані з двома заступниками та їх співвідношеннями [199].

1.2.2.2 Структура гідроксипропіл метилцелюлози

Гідроксипропіл метил целюлоза (HPMC) молекулярна структура показана на малюнку 1-3, є типовим неіонним водорозчинним целюлозним ефіром. Реакція ефірифікації метилхлориду та оксиду пропілену проводиться для отримання [200,201], а рівняння хімічної реакції показано на малюнку 1-4.

Існують гідрокси проокси (-[OCH2CH (CH3)] N OH), Метокси (-OCH3) та Непрореагувати гідроксильні групи на структурній одиниці HPMC, і його продуктивність є відображенням спільної дії різних груп. [202]. Співвідношення між двома заступниками визначається масовим співвідношенням двох ефірних агентів, концентрацією та масою гідроксиду натрію та масовим співвідношенням ефірних агентів на одиницю маси целюлози [203]. Прококси гідрокси - це активна група, яка може бути додатково алкільованою та гідрокси алкільованою; Ця група-це гідрофільна група з давно розгалуженою ланцюжком, яка відіграє певну роль у пластицізації всередині ланцюга. Метокси-це група з обмеженням кінця, яка призводить до інактивації цієї реакції після реакції; Ця група є гідрофобною групою і має відносно коротку структуру [204, 205]. Непрореагувати та нещодавно введені гідроксильні групи можуть продовжувати бути замінені, що призводить до досить складної кінцевої хімічної структури, а властивості HPMC змінюються в певному діапазоні. Для HPMC невелика кількість заміщення може зробити свої фізико -хімічні властивості зовсім різними [206], наприклад, фізико -хімічні властивості високого метокси та низький гідроксипропіл HPMC близькі до МС; Продуктивність HPMC близька до HPC.

1.2.2.3 Властивості гідроксипропіл метилцелюлози

(1) Термогелічність HPMC

Ланцюг HPMC має унікальні характеристики гідратації дешево завдяки впровадженню гідрофобно-метил-та гідрофільно-гідроксипропільних груп. Він поступово зазнає перетворення гелеутворення при нагріванні і повертається до стану розчину після охолодження. Тобто, він має термічно індуковані гелеві властивості, а явище гелеутворення - це оборотний, але не однаковий процес.

Щодо механізму гелеутворення HPMC, то широко прийнято, що при нижчих температурах (нижче температури гелеутворення), HPMC у розчині та молекулах полярної води пов'язані між собою водневими зв’язками, утворюючи так звану надмолекулярну структуру, схожу на пташину. Між молекулярними ланцюгами гідратових HPMC є кілька простих заплутань, крім цього, є кілька інших взаємодій. Коли температура збільшується, HPMC спочатку поглинає енергію, щоб розірвати міжмолекулярні водневі зв’язки між молекулами води та молекулами HPMC, руйнуючи клітку, що нагадує молекулярну структуру, поступово втрачаючи пов'язану воду на молекулярному ланцюзі та оголюючи гідроксипропіл та метокси. Оскільки температура продовжує збільшуватися (для досягнення температури гелю), молекули HPMC поступово утворюють тривимірну мережеву структуру через гідрофобну асоціацію, зрештою утворюються гелі HPMC [160, 207, 208].

Додавання неорганічних солей має певний вплив на температуру гелю HPMC, деякі знижують температуру гелю за рахунок явища підсумування, а інші підвищують температуру гелю за рахунок явища розчинення солі [209]. With the addition of salts such as NaCl, the phenomenon of salting out occurs and the gel temperature of HPMC decreases [210, 211]. Після того, як солі додаються до HPMC, молекули води більш схильні до поєднання з іонами солі, так що воднева зв'язок між молекулами води та HPMC знищується, вживається шар води навколо молекул HPMC, а молекули HPMC можна швидко вивільнити гідрофобність. Association, the temperature of gel formation gradually decreases. On the contrary, when salts such as NaSCN are added, the phenomenon of salt dissolution occurs and the gel temperature of HPMC increases [212]. Порядок зменшення впливу аніонів на температуру гелю становить: so42−> s2o32−> h2po4−> f−> cl−> br−> no3−> i−> clo4−> scn−, порядок катіонів на gel temperature increase is: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [213].

Коли додаються деякі органічні невеликі молекули, такі як моногідричні спирти, що містять гідроксильні групи, температура гелю збільшується зі збільшенням кількості додавання, показує максимальне значення, а потім зменшується до тих пір, поки не відбудеться розділення фаз [214, 215]. В основному це пов’язано з його невеликою молекулярною масою, яка порівнянна з молекулами води в порядку за величиною, і може досягти змішуваності молекулярного рівня після складання.

(2) Розчинність HPMC

HPMC має нерозчинну та холодну водорозчинну властивості, подібні до MC, але їх можна розділити на тип дисперсії холодної дисперсії та тип гарячої дисперсії відповідно до різної розчинності з водою [203]. HPMC з холодним розрізом може швидко розсіюватися у воді у холодній воді, і його в'язкість збільшується через певний проміжок часу, і вона справді розчиняється у воді; HPMC, навпаки, показує тепло, навпаки, показує агломерацію при додаванні води при меншій температурі, але її складніше додати. У високотемпературній воді HPMC можна швидко диспергувати, а в'язкість збільшується після зменшення температури, ставши справжнім водним розчином HPMC. Розчинність HPMC у воді пов'язана зі вмістом метокси -груп, які нерозчинні у гарячій воді вище 85 ° С, 65 ° С і 60 ° С від високого до низького. Взагалі, HPMC нерозчинний в органічних розчинниках, таких як ацетон і хлороформ, але розчинний у водному розчині етанолу та змішаних органічних розчинах.

(3) Соляна толерантність HPMC

Неіонна природа HPMC не може бути іонізованою у воді, тому він не реагуватиме з іонами металів для осадження. Однак додавання солі вплине на температуру, при якій утворюється гель HPMC. Коли концентрація солі збільшується, температура гелю HPMC знижується; Коли концентрація солі нижча за точку флокуляції, в'язкість розчину HPMC може бути збільшена, тому при застосуванні мету потовщення можна досягти, додавши відповідну кількість солі [210, 216].

(4) кислотна та лужна стійкість HPMC

Взагалі, HPMC має сильну стабільність кислоти і не впливає на рН при 2-12. HPMC демонструє стійкість до певного ступеня розведеної кислоти, але демонструє тенденцію до зниження в'язкості концентрованої кислоти; Алкаліси мало впливають на це, але можуть трохи збільшуватися, а потім повільно зменшувати в'язкість розчину [217, 218].

(5) Фактор впливу в'язкості HPMC

HPMC є псевдопластичним, його розчин стабільний при кімнатній температурі, а його в'язкість впливає на молекулярну масу, концентрацію та температуру. У цій же концентрації, чим вище молекулярна маса HPMC, тим вище в'язкість; Для такого ж продукту молекулярної маси, чим більша концентрація HPMC, тим вище в'язкість; В'язкість продукту HPMC зменшується зі збільшенням температури і досягає температури утворення гелю, з раптовим збільшенням в'язкості через гелеутворення [9, 219, 220].

(6) Інші властивості HPMC

HPMC має сильну стійкість до ферментів, а його стійкість до ферментів збільшується зі ступенем заміщення. Тому продукт має більш стабільну якість під час зберігання, ніж інші цукрові продукти [189, 212]. HPMC має певні емульгуючі властивості. Гідрофобні метокси -групи можуть бути адсорбовані на поверхні масляної фази в емульсії, утворюючи товстий адсорбційний шар, який може діяти як захисний шар; Водорозчинні гідроксильні групи можна поєднувати з водою для поліпшення безперервної фази. В'язкість, інгібує злиття дисперсної фази, зменшує поверхневий натяг та стабілізує емульсію [221]. HPMC можна змішати з водорозчинними полімерами, такими як желатин, метилцелюлоза, саранка, гумка, карагенан і гумка арабською мовою, утворюючи рівномірний і прозорий розчин, а також можна змішати з пластифікаторами, такими як гліцерин та поліетиленгліколь. [200, 201, 214].

1.2.2.4 Проблеми, що існують у застосуванні гідроксипропіл метилцелюлози

First, the high price limits the wide application of HPMC. Although HPMC film has good transparency, grease barrier properties and mechanical properties. However, its high price (about 100,000/ton) limits its wide application, even in higher-value pharmaceutical applications such as capsules. The reason why HPMC is so expensive is firstly because the raw material cellulose used to prepare HPMC is relatively expensive. Крім того, дві заступники, гідроксипропільна група та метокси -група, одночасно прищеплені на HPMC, що робить його процес підготовки дуже важким. Комплекс, тому продукти HPMC дорожчі.

Second, the low viscosity and low gel strength properties of HPMC at low temperatures reduce its processability in various applications. HPMC-це тепловий гель, який існує в стані розчину з дуже низькою в'язкістю при низькій температурі, і може утворювати в'язкий твердий гель при високій температурі, тому процеси обробки, такі як покриття, обприскування та занурення, повинні проводитися при високій температурі . В іншому випадку рішення легко стікає вниз, внаслідок чого утворення нерівномірного матеріалу плівки, що вплине на якість та продуктивність продукту. Така висока температура збільшує коефіцієнт труднощів роботи, що призводить до високого споживання енергії виробництва та високих виробничих витрат.

1.2.3 Холодний гель гідроксипропілу крохмалю

Крохмаль - це природна полімерна сполука, синтезована фотосинтезом рослин у природному середовищі. Його складові полісахариди зазвичай зберігаються в насінні та бульбах рослин у вигляді гранул разом з білками, волокнами, масел, цукрів та мінералів. або в корені [222]. Крохмаль - це не лише основне джерело споживання енергії для людей, але й важлива промислова сировина. Через широке джерело, низьку ціну, зелений, натуральний та відновлюваний, воно широко застосовувалося в харчових та медицинах, бродіннях, виробництві паперу, текстилю та нафтопромисловості [223].

1.2.3.1 Крохмаль та його похідні

Крохмаль-це природний високий полімер, структурна одиниця якого-α-D-ангідроглюкоза. Різні одиниці пов'язані глікозидними зв’язками, а його молекулярна формула - (C6H10O5) n. Частина молекулярного ланцюга в гранулах крохмалю з'єднана α-1,4 глікозидними зв’язками, що є лінійною амілозою; Інша частина молекулярного ланцюга з'єднується з α-1,6 глікозидних зв’язків на цій основі, що є розгалуженим амілопектином [224]. У крохмальних гранулах є кристалічні області, в яких молекули розташовані в впорядкованому розташуванні та аморфних областях, в яких молекули розташовані безладно. склад частини. Не існує чіткої межі між кристалічною областю та аморфною областю, а молекули амілопектину можуть проходити через кілька кристалічних областей та аморфних областей. Виходячи з природного характеру синтезу крохмалю, полісахаридна структура в крохмалі змінюється залежно від видів рослин та місцях джерела [225].

Хоча крохмаль став однією з важливих сировини для промислового виробництва завдяки широким джерелом та відновлюваним властивостям, рідний крохмаль, як правило, має недоліки, такі як погана розчинність води та властивості формування плівки, низькі емульгування та здібності гелів та недостатня стабільність. Щоб розширити свій діапазон додатків, крохмаль зазвичай фізико -хімічно модифікований для адаптації його до різних вимог до застосування [38, 114]. На кожній структурній одиниці глюкози є три вільні гідроксильні групи в молекулах крохмалю. Ці гідроксильні групи є високоактивними та наділені крохмальними властивостями, подібними до поліолів, які забезпечують можливість реакції денатурації крохмалю.

Після модифікації деякі властивості рідного крохмалю значною мірою вдосконалюються, подолавши дефекти використання рідного крохмалю, тому модифікований крохмаль відіграє ключову роль у нинішній галузі [226]. Oxidized starch is one of the most widely used modified starches with relatively mature technology. Compared with native starch, oxidized starch is easier to gelatinize. Переваги високої адгезії. Esterified starch is a starch derivative formed by esterification of hydroxyl groups in starch molecules. A very low degree of substitution can significantly change the properties of native starch. The transparency and film-forming properties of starch paste are obviously improved. Ефрифікований крохмаль - це реакція ефірифікації гідроксильних груп у молекулах крохмалю для генерування ефіру ефіру по полістархів, і його ретроградація ослаблена. У сильних лугових умовах, які не можна використовувати окислений крохмаль та естерифікований крохмаль, ефірна зв'язок також може залишатися відносно стабільною. схильний до гідролізу. Acid-modified starch, the starch is treated with acid to increase the amylose content, resulting in enhanced retrogradation and starch paste. It is relatively transparent and forms a solid gel upon cooling [114].

1.2.3.2 Структура гідроксипропілу крохмалю

Гідроксипропіл крохмалю (HPS), молекулярна структура якого показана на рисунках 1-4, є неіонним крохмалем, який готується реакцією ефірування оксиду пропілену з крохмалом в лужних умовах [223, 227, 228] та його Рівняння хімічної реакції показано на малюнку 1-6.

Під час синтезу HPS, крім реагування з крохмалом для генерування гідроксипропілу крохмалю, оксид пропілену також може реагувати з генерованими гідроксипропілами для генерування бічних ланцюгів поліоксипропілу. ступінь заміщення. Ступінь заміщення (ДС) відноситься до середньої кількості заміщених гідроксильних груп на глюкозильну групу. Більшість глюкозильних груп крохмалю містять 3 гідроксильні групи, які можна замінити, тому максимальний DS становить 3. Молярний ступінь заміщення (МС) відноситься до середньої маси заступників на моль глюкозильної групи [223, 229]. Умови процесу реакції гідроксипропіляції, морфологія гранул крохмалю та відношення амілози до амілопектину в нативному крохмі впливають на розмір МС.

1.2.3.3 Властивості гідроксипропілу крохмалю

(1) Холодна гелеутворення HPS

Для гарячої пасти з крохмалю HPS, особливо системи з високим вмістом амілози, під час процесу охолодження молекулярні ланцюги амілози в крохмальній пасі заплутувались між собою, утворюючи тривимірну мережеву структуру, і проявляти очевидну твердоподібну поведінку. Він стає еластомеру, утворює гель і може повернутися до стану розчину після розігріву, тобто він має властивості холодного гелю, і це явище гелю має оборотні властивості [228].

Желатинізована амілоза постійно згортається, утворюючи коаксіальну єдину спіральну структуру. Зовнішня сторона цих одиночних спіральних структур - це гідрофільна група, а всередині - гідрофобна порожнина. При високій температурі HPS існує у водному розчині, як випадкові котушки, з яких розтягуються деякі одиночні спіральні сегменти. Коли температура знижується, водневі зв’язки між ГПС і водою порушуються, структурна вода втрачається, а водневі зв’язки між молекулярними ланцюгами постійно утворюються, нарешті утворюючи тривимірну мережеву гель-структуру. Фаза наповнення в гель-мережі крохмалю-це залишкові крохмальські гранули або фрагменти після желатинізації, а переплетення деякого амілопектину також сприяє утворенню гелю [230-232].

(2) Гідрофільність HPS

Впровадження гідрофільних гідроксипропільних груп послаблює міцність водневих зв’язків між молекулами крохмалю, сприяє руху молекул або сегментів крохмалю та знижує температуру плавлення мікрокристалів крохмалю; Структура гранул крохмалю змінюється, а поверхня гранул крохмалю є шорсткою в міру збільшення температури, з’являються деякі тріщини або отвори, так що молекули води можуть легко потрапити до внутрішніх гранул крохмалю, що робить крохмаль легше на набряк та желатинізацію, Тож температура желатинізації крохмалю знижується. Зі збільшенням ступеня заміщення температура желатинізації гідроксипропілу знижується, і нарешті вона може набрякати в холодній воді. Після гідроксипропіляції було покращено проточутність, стабільність низької температури, прозорість, розчинність та плівкоутворюючі властивості крохмальних паст [233–235].

(3) Стабільність HPS

HPS-це неіонний крохмальний ефір з високою стабільністю. Під час хімічних реакцій, таких як гідроліз, окислення та зшивання, ефірна зв'язок не буде порушена, а заступники не впадуть. Тому властивості ВПС відносно менше впливають на електроліти та рН, гарантуючи, що він може бути використаний у широкому діапазоні рН кислоти [236-238].

1.2.3.4 Застосування HPS у галузі їжі та медицини

HPS нетоксичний і несмачний, з хорошими продуктивністю травлення та відносно низькою в'язкістю гідролізату. Він визнаний безпечним їстівним модифікованим крохмалем вдома та за кордоном. Ще в 1950 -х роках США затвердили гідроксипропіл крохмалю для прямого використання в їжі [223, 229, 238]. HPS - це модифікований крохмаль, широко використовується в харчовому полі, в основному використовується як потовщення, підвісний агент та стабілізатор.

Його можна використовувати в зручних продуктах та заморожених продуктах, таких як напої, морозиво та джеми; Він може частково замінити високоцінні їстівні ясна, такі як желатин; Його можна перетворити на їстівні фільми та використовувати як харчові покриття та упаковки [229, 236].

HPS зазвичай використовується в галузі медицини як наповнювачі, в'яжучі для лікарських культур, дезінтеграції для таблеток, матеріалів для фармацевтичних м'яких і твердих капсул, покриття лікарських засобів, антиконденсаторних агентів для штучних еритроцитів та загусників плазми тощо [239] .

1,3 Полімерний склад

Полімерні матеріали широко використовуються у всіх аспектах життя і є незамінними та важливими матеріалами. Постійний розвиток науки та технологій робить вимоги людей все більш різноманітними, і, як правило, однокомпонентні полімерні матеріали, як правило, важко відповідати різноманітним вимогам до застосування людей. Поєднання двох або більше полімерів є найбільш економічним та ефективним методом отримання полімерних матеріалів з низькою ціною, відмінними показниками, зручною обробкою та широким застосуванням, що привертало увагу багатьох дослідників і приділяло все більше уваги [240-242] .

1.3.1 Призначення та метод сполуки полімеру

Основна мета полімерної сполуки: (l) оптимізувати вичерпні властивості матеріалів. Різні полімери складаються, так що кінцева сполука зберігає чудові властивості однієї макромолекули, вчиться у сильних сторін один одного і доповнює його слабкі сторони та оптимізує всебічні властивості полімерних матеріалів. (2) Зменшити матеріальні витрати. Деякі полімерні матеріали мають чудові властивості, але вони дорогі. Тому вони можуть бути ускладнені з іншими недорогими полімерами, щоб зменшити витрати, не впливаючи на використання. (3) Поліпшити властивості обробки матеріалів. Деякі матеріали мають чудові властивості, але їх важко обробити, а для поліпшення властивостей їх обробки можуть бути додані інші полімери. (4) Для зміцнення певної властивості матеріалу. In order to improve the performance of the material in a specific aspect, another polymer is used to modify it. (5) Розробити нові функції матеріалів.

Загальні методи сполуки полімеру: (l) Тануття складання. Під дією стрижки сполучного обладнання різні полімери нагріваються до вершини в'язкої температури потоку для складання, а потім охолоджують та гранулюють після складання. (2) Відновлення рішення. Два компоненти перемішували і змішують за допомогою загального розчинника, або розчинені різні полімерні розчини рівномірно перемішували, а потім розчинник видаляють для отримання полімерної сполуки. (3) Складання емульсії. Після перемішування та змішування різних полімерних емульсій одного типу емульгатора, коагулянт додається для спільного оснащення полімеру для отримання полімерної сполуки. (4) Кополімеризація та складання. Включаючи сополімеризацію трансплантата, блок -сополімеризацію та реактивну сополімеризацію, процес сполуки супроводжується хімічною реакцією. (5) Інтерпенераційна мережа [10].

1.3.2 Складання природних полісахаридів

Природні полісахариди - це звичайний клас полімерних матеріалів у природі, які зазвичай хімічно модифіковані та демонструють різноманітні чудові властивості. Однак одиночні полісахаридні матеріали часто мають певні обмеження продуктивності, тому різні полісахариди часто складаються для досягнення мети доповнення переваг продуктивності кожного компонента та розширення сфери застосування. Ще в 1980 -х роках дослідження сукупності різних природних полісахаридів суттєво збільшилися [243]. Дослідження природної полісахаридної сполуки в домашніх умовах та за кордоном здебільшого зосереджується на складеній системі Кердлана та некордлана та складеній системі з двох видів нехерного полісахариду.

1.3.2.1 Класифікація природних полісахаридних гідрогелів

Природні полісахариди можна розділити на Кердлан та нехердлан відповідно до їх здатності утворювати гелі. Деякі полісахариди можуть сформувати гелі самостійно, тому їх називають Кердланом, наприклад, Carrageenan тощо; Інші самі не мають властивостей, і їх називають не-серпними полісахаридами, такими як ксантанська гумка.

Гідрогелі можна отримати шляхом розчинення природного курдлана у водному розчині. Виходячи з термореверсійності отриманого гелю та температурної залежності його модуля, він може бути поділений на наступні чотири різні типи [244]:

(1) Кріогель, полісахаридний розчин може отримати гель лише при низькій температурі, наприклад, Carageenan.

(2) Термічно індукований гель, полісахаридний розчин може отримати гель лише при високій температурі, наприклад, глюкоманнан.

(3) Полісахаридний розчин може не тільки отримати гель при нижчій температурі, але й отримувати гель при більш високій температурі, але наявність стану розчину при проміжній температурі.

(4) Розчин може отримати гель лише при певній температурі посередині. Різні природні курдлани мають власну критичну (мінімальну) концентрацію, вище якої можна отримати гель. Критична концентрація гелю пов'язана з безперервною довжиною полісахаридного молекулярного ланцюга; На силу гелю сильно впливає концентрація та молекулярна маса розчину, і, як правило, міцність гелю збільшується зі збільшенням концентрації [245].

1.3.2.2 СИСТЕМА СИСТЕМА Кердлана та Неграндлана

Складання нехердлана з Кердланом, як правило, покращує міцність гелю полісахаридів [246]. З'єднання ясен та карагенану Konjac підвищує стабільність та гель -еластичність структури композитної гелевої мережі та значно покращує її міцність гелю. Wei Yu та ін. Складена карагенан та Коняк -гумка та обговорили структуру гелю після складання. Дослідження виявило, що після складання Карагенана та Коняк -гумка була створена синергетичний ефект, а мережева структура, де домінувала Карагенан, в ній розповсюджується ямка, а його гелева мережа щільніше, ніж у чистого карагенана [247]. Кох'яма та ін. вивчав сполучну систему карагенан/коняки гумки, і результати показали, що при безперервному збільшенні молекулярної маси ясен Кон'яака напруга розриву композитного гелю продовжувало збільшуватися; konjac gum with different molecular weights showed similar gel formation. температура. У цій складній системі утворення гелевої мережі здійснюється Карагенаном, а взаємодія між двома молекулами Кердлана призводить до утворення слабких зшитого області [248]. Нішинарі та ін. Вивчав систему гумки Gellan Gum/Konjac Gum, і результати показали, що вплив одноваляційних катіонів на складний гель був більш вираженим. It can increase the system modulus and gel formation temperature. Дівалентні катіони можуть певною мірою сприяти утворенню композитних гелів, але надмірна кількість спричинить поділ фаз та зменшить модуль системи [246]. Breneer et al. вивчали сполуку Карагенана, саранча боба ясен та ясен Коньяка, і виявили, що Карагенан, сарана боба і ясна Konjac можуть виробляти синергетичні ефекти, а оптимальне співвідношення - гумка/карагенан 1: 5,5, konjac gum/carrageenan 1: 7 , і коли троє складаються разом, синергетичний ефект такий же, як і в гумку Carageenan/Konjac, що вказує на те, що не існує спеціального складання трьох. Взаємодія [249].

1.3.2.2 Дві системні сполуки, що не належать

Два природних полісахаридів, які не мають гелевих властивостей, можуть виявляти властивості гелю за допомогою сполуки, що призводить до гелевих продуктів [250]. Поєднуючи гумку з сараною з ксантаною гумкою, що спричиняє синергетичний ефект, який індукує утворення нових гелів [251]. Новий гель -продукт також можна отримати, додавши ксантанову гумку до Konjac Glucomannan для складання [252]. Wei Yanxia та ін. вивчали реологічні властивості комплексу гумки саранки та ксантанної гумки. Результати показують, що сполука гумки саранча та ксантанської гумки призводить до синергетичного ефекту. Коли співвідношення об'єму сполуки становить 4: 6, найсильніший синергетичний ефект [253]. Fitzsimons та ін. Складений konjac glucomannan з ксантановою гумкою при кімнатній температурі та під нагріванням. Результати показали, що всі сполуки демонстрували гелеві властивості, що відображає синергетичний ефект між ними. Температура сполуки та структурний стан ксантанської гумки не впливали на взаємодію між ними [254]. Го -Шуджун та інші вивчали оригінальну суміш свинячої калу гумки та ксантанської гумки, і результати показали, що свиняча кала з квасолі та ксантанової гумки мають сильний синергетичний ефект. Оптимальне коефіцієнт сполуки свинячої калу гумки та ксантанового сполучного клею - 6/4 (мас./Мас.). Це в 102 рази більше, ніж в одному розчині сої -гумки, а гель утворюється, коли концентрація сполучної гумки досягає 0,4%. Сполучний клей має високу в'язкість, хорошу стабільність та реологічні властивості, і є чудовим харчовим гумам [255].

1.3.3 Сумісність полімерних композитів

Сумісність з термодинамічної точки зору стосується досягнення сумісності молекулярного рівня, також відомого як взаємна розчинність. Відповідно до теорії моделі Flory-Huggins, зміна вільної енергії системи полімерної сполуки під час процесу сполуки відповідає формулі вільної енергії Гіббса:

△����= △����—T△ S (1-1)

Серед них △����це складна вільна енергія, △����є складним теплом, - це складна ентропія; - абсолютна температура; Складна система - це сумісна система лише тоді, коли вільна енергія змінюється △����під час складного процесу [256].

Поняття змішуваності виникає з того, що дуже мало систем може досягти термодинамічної сумісності. Зловмисність відноситься до здатності різних компонентів формувати однорідні комплекси, а часто використовуваний критерій полягає в тому, що комплекси демонструють єдину точку переходу скла.

Відмінна від термодинамічної сумісності, узагальнена сумісність відноситься до здатності кожного компонента в складовій системі розміщувати один одного, що пропонується з практичної точки зору [257].

Виходячи з узагальненої сумісності, полімерні сполучні системи можна розділити на повністю сумісні, частково сумісні та повністю несумісні системи. Повністю сумісна система означає, що сполука є термодинамічно змішана на молекулярному рівні; Частково сумісна система означає, що сполука сумісна в певному діапазоні температури або композиції; Повністю несумісна система означає, що сполука-це змішуваність молекулярного рівня при будь-якій температурі чи складі.

Через певні структурні відмінності та конформаційну ентропію між різними полімерами більшість полімерних комплексних систем є частково сумісними або несумісними [11, 12]. Залежно від фазового поділу сполучної системи та рівня змішування, сумісність частково сумісної системи також буде сильно відрізнятися [11]. Макроскопічні властивості полімерних композитів тісно пов'язані з їх внутрішньою мікроскопічною морфологією та фізичними та хімічними властивостями кожного компонента. 240], тому для вивчення мікроскопічної морфології та сумісності складної системи має велике значення.

Методи досліджень та характеристики сумісності бінарних сполук:

(1) Температура скляного переходу t����Метод порівняння. Порівнюючи Т����сполуки з t����своїх компонентів, якщо тільки один т����З'являється в сполуці, складна система є сумісною системою; Якщо є два Т����, і два Т����Позиції сполуки в двох групах середини точок t����вказує на те, що складна система є частково сумісною системою; if there are two T����, і вони розташовані в положеннях двох компонентів t����, це вказує на те, що складна система є несумісною системою.

T����Тестові інструменти, які часто використовуються в методі порівняння, - це динамічний термомеханічний аналізатор (DMA) та диференціальний сканування калориметра (DSC). Цей метод може швидко судити про сумісність складної системи, але якщо t����з двох компонентів схожий, один t����також з’явиться після складання, тому цей метод має певні недоліки [10].

(2) Morphological observation method. По -перше, дотримуйтесь макроскопічної морфології сполуки. Якщо сполука має очевидне розділення фаз, може бути попередньо оцінено, що сполучна система є несумісною системою. По -друге, мікроскопічна морфологія та фазова структура сполуки спостерігаються за допомогою мікроскопа. Два компоненти, які повністю сумісні, утворюють однорідний стан. Therefore, the compound with good compatibility can observe uniform phase distribution and small dispersed phase particle size. and blurry interface.

Тестові інструменти, які часто використовуються в методі спостереження топографії, - це оптичний мікроскоп та скануючий електронний мікроскоп (SEM). Метод спостереження топографії може бути використаний як допоміжний метод у поєднанні з іншими методами характеристики。

(3) метод прозорості. У частково сумісній складній системі два компоненти можуть бути сумісними в межах певного діапазону температури та складу, а поділ фаз відбуватиметься за рамки цього діапазону. У процесі перетворення сполучної системи з однорідної системи до двофазної системи її світло пропускання зміниться, тому його сумісність можна вивчити шляхом вивчення прозорості сполуки.

Цей метод може бути використаний лише як допоміжний метод, оскільки коли показники заломлення двох полімерів однакові, сполука, отримана шляхом складання двох несумісних полімерів, також прозора.

(4) Реологічний метод. У цьому методі раптова зміна в'язкопружних параметрів сполуки використовується як знак поділу фаз, наприклад, раптова зміна кривої в'язкості температури використовується для позначення фаз Крива температури зсуву використовується як знак поділу фаз. Система складання без фазового поділу після сполуки має хорошу сумісність, а ті, що мають поділ фаз, несумісні або частково сумісні системи [258].

(5) Метод кривої Хана. Крива Хана - LG����'(����) lg g ”, якщо крива Хана сполучної системи не має температурної залежності, а крива Хана при різних температурах утворює основну криву, складна система сумісна; Якщо складна система сумісна, крива Хана залежить від температури. Якщо крива Хана відокремлена один від одного при різних температурах і не може утворювати основну криву, складна система несумісна або частково сумісна. Тому сумісність сполучної системи можна судити відповідно до відокремлення кривої Хана.

(6) Метод в'язкості розчину. Цей метод використовує зміну в'язкості рішення для характеристики сумісності складної системи. За різних концентрацій розчину в'язкість сполуки побудована проти складу. Якщо це лінійна залежність, це означає, що складна система повністю сумісна; Якщо це нелінійне співвідношення, це означає, що складна система частково сумісна; Якщо це S S-подібна крива, то це показує, що сполучна система повністю несумісна [10].

(7) Інфрачервона спектроскопія. Після того, як два полімери будуть складені, якщо сумісність буде хорошою, будуть взаємодії, такі як водневі зв’язки, а положення діапазонів характерних груп на інфрачервоному спектрі кожної групи в полімерному ланцюзі зміститься. Зсув характерних групових смуг комплексу і кожен компонент може судити про сумісність складної системи.

Крім того, сумісність комплексів також може бути вивчена за допомогою термогравіметричних аналізаторів, рентгенівської дифракції, невеликого кута рентгенівського розсіювання, розсіювання світла, розсіювання нейтронів, ядерного магнітного резонансу та ультразвукових методів [10].

1.3.4 Дослідження прогресу гідроксипропіл метилцелюлози/гідроксипропіл -крохмалю, що сполукають

1.3.4.1 Складання гідроксипропіл метилцелюлози та інших речовин

З'єднання HPMC та інших речовин в основному використовуються в системах випуску, керованих наркотиками, та їстівних або розкладаються з пакувальними матеріалами плівки. In the application of drug-controlled release, the polymers often compounded with HPMC include synthetic polymers such as polyvinyl alcohol (PVA), lactic acid-glycolic acid copolymer (PLGA) and polycaprolactone (PCL), as well as proteins, Natural polymers such as Полісахариди. Абдель-Захер та ін. studied the structural composition, thermal stability and their relationship with performance of HPMC/PVA composites, and the results showed that there is some miscibility in the presence of the two polymers [259]. Забіхі та ін. used HPMC/PLGA complex to prepare microcapsules for controlled and sustained release of insulin, which can achieve sustained release in the stomach and intestine [260]. Javed et al. Складені гідрофільні HPMC та гідрофобні PCL та використовували комплекси HPMC/PCL як матеріали мікрокапсул для лікарських засобів, що контролюються та постійні вивільнення, які можуть бути вивільнені в різних частинах людського тіла, регулюючи співвідношення сполук [261]. Дінг та ін. вивчали реологічні властивості, такі як в'язкість, динамічна в'язкопружність, відновлення повзучості та тиксотропія комплексів HPMC/колагену, що використовуються в галузі контрольованого вивільнення наркотиків, забезпечуючи теоретичні вказівки щодо промислових застосувань [262]. Артанарі, Кай та Рай та ін. [263-265] Комплекси HPMC та полісахаридів, таких як хітозан, ксантанська гумка та альгінат натрію, застосовувались у процесі вивільненого вакцини та лікарського засобу, а результати показали ефект вивільнення контрольованої препарату [263-265].

У розробці їстівних або розкладаних пакувальних матеріалів полімери часто ускладнюються з HPMC, в основному є природними полімерами, такими як ліпіди, білки та полісахариди. Karaca, Fagundes та Contreras-Oliva та ін. Підготовлені їстівні композитні мембрани з HPMC/ліпідними комплексами та використовували їх у збереженні слив, помідорів вишні та цитрусових відповідно. Результати показали, що мембрани HPMC/ліпідних комплексів мали хороший антибактеріальний ефект свіжоочисника [266-268]. Shetty, Rubilar і Ding et al. вивчали механічні властивості, термічну стійкість, мікроструктуру та взаємодії між компонентами їстівних композитних плівок, приготованих з HPMC, шовкового білка, ізоляту сироваткового білка та колагену відповідно [269-271]. Esteghlal et al. Сформульований HPMC з желатином для приготування їстівних плівок для використання в пакувальних матеріалах на основі біо [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata та Ortega-Toro та ін. Підготували HPMC/Chitosan HPMC/ксилоглюкан, HPMC/етил-целюлозу та HPMC/крохмальні їстівні композитні плівки відповідно та вивчали їх теплову стійкість, властивості механічних властивостей, мікроструктуру та антибактеріальні властивості [139, 272-274]. З'єднання HPMC/PLA також може використовуватися як пакувальний матеріал для продуктів харчування, як правило, екструзією [275].

У розробці їстівних або розкладаних пакувальних матеріалів полімери часто ускладнюються з HPMC, в основному є природними полімерами, такими як ліпіди, білки та полісахариди. Karaca, Fagundes та Contreras-Oliva та ін. Підготовлені їстівні композитні мембрани з HPMC/ліпідними комплексами та використовували їх у збереженні слив, помідорів вишні та цитрусових відповідно. Результати показали, що мембрани HPMC/ліпідних комплексів мали хороший антибактеріальний ефект свіжоочисника [266-268]. Shetty, Rubilar і Ding et al. вивчали механічні властивості, термічну стійкість, мікроструктуру та взаємодії між компонентами їстівних композитних плівок, приготованих з HPMC, шовкового білка, ізоляту сироваткового білка та колагену відповідно [269-271]. Esteghlal et al. Сформульований HPMC з желатином для приготування їстівних плівок для використання в пакувальних матеріалах на основі біо [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata та Ortega-Toro та ін. Підготували HPMC/Chitosan HPMC/ксилоглюкан, HPMC/етил-целюлозу та HPMC/крохмальні їстівні композитні плівки відповідно та вивчали їх теплову стійкість, властивості механічних властивостей, мікроструктуру та антибактеріальні властивості [139, 272-274]. З'єднання HPMC/PLA також може використовуватися як пакувальний матеріал для продуктів харчування, як правило, екструзією [275].

1.3.4.2 Складання крохмалю та інших речовин

Дослідження сполуки крохмалю та інших речовин, спочатку зосереджених на різних гідрофобних аліфатичних поліефірних речовинах, включаючи полілакінову кислоту (PLA), полікапролактон (PCL), полібутенову сукцинову кислоту (PBSA) тощо. Muller et al. вивчали структуру та властивості композитів крохмалю/PLA та взаємодію між ними, а результати показали, що взаємодія між ними була слабкою, а механічні властивості композитів були поганими [277]. Корреа, Комур та Діас-Гомес та ін. вивчали механічні властивості, реологічні властивості, гелеві властивості та сумісність двох компонентів комплексів крохмалю/PCL, які застосовувались до розробки біологічних матеріалів, біомедичних матеріалів та тканинних інженерних риштувань [278-280]. Ohkika та ін. found that the blend of cornstarch and PBSA is very promising. Коли вміст крохмалю становить 5-30%, збільшення вмісту гранул крохмалю може збільшити модуль та зменшити напругу на розрив та подовження при перерві [281,282]. Гідрофобний аліфатичний поліестер є термодинамічно несумісним з гідрофільним крохмалем, і зазвичай додаються різні сумісники та добавки для поліпшення фазового інтерфейсу між крохмалем та поліестером. Садковська, Феррі та Лі та ін. вивчали вплив пластифікаторів на основі силанолу, лляної олії з малеїновим ангідридом та функціоналізованими похідними рослинного масла на структуру та властивості комплексів крохмалю/PLA відповідно [283-285]. Ортега-Торо, Ю та ін. Для поліпшення властивостей матеріалу та стабільності [286, 287].

В останні роки все більше і більше досліджень проводиться щодо сполуки крохмалю з природними полімерами, такими як білки, полісахариди та ліпіди. Teklehaimanot, Sahin-Proven та Zhang та ін. Фізико-хімічні властивості крохмалю/зеїну, крохмалю/сироваткового білка та комплексів крохмалю/желатину відповідно, і результати досягли хороших результатів, які можна наносити на біоматеріали та капсули харчових продуктів [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon та Ren et al. вивчали легке пропускання, механічні властивості, антибактеріальні властивості та концентрацію хітозану композитних плівок крохмалю/хітозану відповідно, і додали природних екстрактів, чайних поліфенолів та інших природних антибактеріальних засобів для поліпшення антибактеріального ефекту суміжної плівки. Результати досліджень показують, що композитний фільм крохмалю/хітозану має великий потенціал в активній упаковці їжі та медицини [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, arvanitoyannis та Zhang et al. вивчали властивості нанокристалів крохмалю/целюлози, крохмалю/карбоксиметилцелюлози, крохмалю/метилцелюлози та композиційних плівок гідроксипропілметилцелюлози відповідно, та основних застосувань у матеріалах для їстівних/біологічних розкладаються [293-295]. Dafe, Jumaidin та Lascombes et al. Досліджувані сполуки з крохмальною/харчовою гумкою, такі як крохмаль/пектин, крохмаль/агар та крохмаль/карагенан, в основному використовуються в галузі упаковки харчових продуктів та їжі [296-298]. Фізико -хімічні властивості крохмалю/кукурудзяного масла тапіоки, крохмаль/ліпідні комплекси вивчали Perez, De et al.

1.3.4.3 Складання гідроксипропіл метилцелюлози та крохмалю

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. використовували HPMC для зменшення старіння рідного крохмалю для поліпшення проникності мембран крохмалю. Результати показали, що додавання HPMC зменшило старіння крохмалю та збільшив гнучкість композитної мембрани. Киснева проникність композитної мембрани значно збільшувалася, але водонепроникні показники цього не зробили. Скільки змінилося [301]. Віллакрес, Басх та ін. Складений крохмаль HPMC та тапіока для приготування пакувальних матеріалів композиційної плівки HPMC/крохмалю та вивчав пластифікаційний ефект гліцерину на композитну плівку та вплив калію сорбату та нісіна на антибактеріальні властивості композитної плівки. Результати показують, що зі збільшенням вмісту HPMC модуль пружності та міцність на розрив композитної плівки збільшуються, подовження при розриві зменшується, а проникність водяної пари мало ефекту; Сорбат калію та Нісін можуть покращити композитну плівку. Антибактеріальний ефект двох антибактеріальних засобів кращий при використанні разом [112, 302]. Ortega-Toro та ін. вивчали властивості композитних мембран HPMC/крохмалю, що було вивчали вплив лимонної кислоти на властивості композиційних мембран. Результати показали, що HPMC диспергували в крохмальній безперервній фазі, і лимонна кислота, і HPMC вплинули на старіння крохмалю. До певної міри гальмування [139]. Ayorinde та ін. 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].

Чжао Мінг та ін. вивчав вплив крохмалю на швидкість утримання води плівок HPMC, і результати показали, що крохмаль та HPMC мали певний синергетичний ефект, що призвело до загального збільшення швидкості утримання води [304]. Чжан та ін. вивчали властивості плівки сполуки HPMC/HPS та реологічні властивості рішення. Результати показують, що сполука HPMC/HPS має певну сумісність, продуктивність сполучної мембрани хороша, а реологічні властивості HPS до HPMC мають хороший ефект балансування [305, 306]. Існує кілька досліджень щодо системи HPMC/крохмалю з високим вмістом HPMC, і більшість з них перебувають у дослідженні неглибоких показників, і теоретичні дослідження сполучної системи відносно не вистачає, особливо гелю HPMC/HPS, що обертається, зворотним -Фазний композитний гель. Механістичні дослідження все ще перебувають у порожньому стані.

1.4 Реологія полімерних комплексів

У процесі переробки полімерних матеріалів неминуче відбудеться потік та деформація, а реологія - це наука, яка вивчає закони про потік та деформацію матеріалів [307]. Потік - це властивість рідких матеріалів, тоді як деформація - це властивість твердих (кристалічних) матеріалів. Загальне порівняння потоку рідини та твердої деформації полягає в наступному:

У практичних промислових застосуваннях полімерних матеріалів їх в'язкість та в'язкопружність визначають їх ефективність переробки. У процесі обробки та лиття зі зміною швидкості зсуву в'язкість полімерних матеріалів може мати велику величину на кілька порядків. Зміна [308]. Реологічні властивості, такі як в'язкість та стоншення зсуву, безпосередньо впливають на контроль накачування, перфузії, дисперсії та обприскування під час переробки полімерних матеріалів і є найважливішими властивостями полімерних матеріалів.

1.4.1 В'язкопружність полімерів

Під зовнішньою силою полімерна рідина може не тільки текти, але й демонструвати деформацію, демонструючи своєрідну ефективність "в'язкопружності", а її суть-це співіснування "двофазної твердої рідини" [309]. Однак ця в'язкопружність не є лінійною в'язкопружністю при невеликих деформаціях, а нелінійна в'язкопружність, де матеріал проявляє великі деформації та тривалий стрес [310].

Природний водний розчин полісахариду також називається гідророзолем. У розведеному розчині полісахаридні макромолекули знаходяться у вигляді котушок, відокремлених один від одного. Коли концентрація збільшується до певного значення, макромолекулярні котушки взаємодіють і перекриваються один з одним. Значення називається критичною концентрацією [311]. Нижче критичної концентрації в'язкість розчину відносно низька, і на нього не впливає швидкість зсуву, що показує поведінку рідини в Ньютонії; Коли досягнуто критичної концентрації, макромолекули, які спочатку рухаються в ізоляції, починають заплутуватися між собою, а в'язкість розчину значно збільшується. збільшення [312]; У той час, коли концентрація перевищує критичну концентрацію, спостерігається стоншення зсуву, а розчин виявляє поведінку рідини, що не належить ненотону [245].

Деякі гідрозолі можуть утворювати гелі в певних умовах, а їх в'язкопружні властивості зазвичай характеризуються модулем зберігання G ', модулем втрат g ”та їх частотною залежністю. Модуль зберігання відповідає еластичності системи, тоді як модуль втрати відповідає в'язкості системи [311]. У розведених розчинах між молекулами немає заплутаних, тому в широкому діапазоні частот G 'значно менший, ніж G ″, і виявляв сильну частотну залежність. Оскільки g 'і g ″ пропорційні частоті ω та її квадратично, коли частота вища, g'> g ″. Коли концентрація вища, ніж критична концентрація, G 'і G ″ все ще мають частотну залежність. Коли частота нижча, g '<g ″, а частота поступово збільшується, вони перетинаються і зворотні до g'> у області високої частоти g ”.

Критична точка, в якій природний полісахаридний гідрозол перетворюється в гелевий, називається гелевою точкою. Існує багато визначень гелевої точки, і найчастіше використовується визначення динамічної в'язкопружності в реології. Коли модуль зберігання G ′ системи дорівнює модулю втрат G ″, це гелева точка, а утворення гелю G ′> G ″ [312, 313].

Деякі природні полісахаридні молекули утворюють слабкі асоціації, і їх гель -структура легко знищується, а g 'трохи більша, ніж g ”, що демонструє залежність меншої частоти; Незважаючи на те, що деякі природні полісахаридні молекули можуть утворювати стабільні зшивання областей, які гель-структура сильніша, G 'набагато більша, ніж G ″ і не має частотної залежності [311].

1.4.2 Реологічна поведінка полімерних комплексів

Для повністю сумісної системи полімерної сполуки сполука є однорідною системою, а її в'язкопружність, як правило, є сумою властивостей одного полімеру, і його в'язкопружність може бути описана простими емпіричними правилами [314]. Практика довела, що однорідна система не сприяє покращенню своїх механічних властивостей. Навпаки, деякі складні системи з фазовими структурами мають відмінну продуктивність [315].

На сумісність частково сумісної складної системи впливатиме на такі фактори, як співвідношення сполук системи, швидкість зсуву, температура та структура компонентів, що показує сумісність або поділ фаз, а перехід від сумісності до поділу фаз неминуче. що призводить до значних змін у в'язкопружності системи [316, 317]. В останні роки проводили численні дослідження в'язкопружної поведінки частково сумісних полімерних комплексних систем. Дослідження показує, що реологічна поведінка складної системи в зоні сумісності представляє характеристики однорідної системи. У зоні поділу фаз реологічна поведінка абсолютно відрізняється від однорідної зони та надзвичайно складної.

Розуміння реологічних властивостей системи складання в різних концентраціях, коефіцієнтів складання, швидкості зсуву, температури тощо мають велике значення для правильного вибору технології обробки, раціонального проектування формул, суворого контролю якості продукції та відповідного зменшення виробництва Споживання енергії. [309]. Наприклад, для матеріалів, чутливих до температури, в'язкість матеріалу можна змінити, регулюючи температуру. Та покращити ефективність обробки; Зрозумійте зону витончення зсуву матеріалу, виберіть відповідну швидкість зсуву для контролю ефективності обробки матеріалу та підвищення ефективності виробництва.

1.4.3 Фактори, що впливають на реологічні властивості сполуки

1.4.3.1 композиція

Фізичні та хімічні властивості та внутрішня структура складної системи є всеосяжним відображенням комбінованих внесків властивостей кожного компонента та взаємодією між компонентами. Тому фізичні та хімічні властивості кожного компонента відіграють вирішальну роль у складовій системі. Ступінь сумісності між різними полімерами сильно змінюється, деякі дуже сумісні, а деякі майже повністю несумісні.

1.4.3.2 Співвідношення складної системи

В'язкопружність та механічні властивості полімерної сполуки значно зміниться зі зміною співвідношення сполуки. Це пояснюється тим, що співвідношення сполуки визначає внесок кожного компонента в складову систему, а також впливає на кожен компонент. Взаємодія та розподіл фаз. Xie Yajie та ін. вивчав хітозан/гідроксипропіл целюлозу і встановив, що в'язкість сполуки значно зросла зі збільшенням вмісту гідроксипропілу целюлози [318]. Чжан Яюань та ін. вивчав комплекс ксантанської гумки та кукурудзяного крохмалю і встановив, що коли співвідношення ксантанової гумки становило 10%, коефіцієнт консистенції, індекс напруги врожаю та індекс рідини комплексної системи значно збільшився. Очевидно [319].

1.4.3.3 Швидкість зсуву

Більшість полімерних рідин - це псевдопластичні рідини, які не відповідають закону потоку Ньютона. Основна особливість полягає в тому, що в'язкість в основному не змінюється під низьким зсувом, а в'язкість різко зменшується зі збільшенням швидкості зсуву [308, 320]. Крива потоку полімерної рідини може бути приблизно розділена на три області: низький зсув ньютонівська область, область проріджування зсуву та область стабільності високої зсуву. Коли швидкість зсуву має тенденцію до нуля, напруга і напруга стають лінійними, а поведінка потоку рідини схожа на поведінку ньютонівської рідини. У цей час в'язкість має тенденцію до певного значення, яке називається нульовою в'язкістю η0. η0 відображає максимальний час релаксації матеріалу і є важливим параметром полімерних матеріалів, який пов'язаний із середньою молекулярною масою полімеру та енергією активації в'язкого потоку. У зоні проріджування зсуву в'язкість поступово зменшується зі збільшенням швидкості зсуву, і відбувається явище "зсуву". Ця зона є типовою зоною потоку в обробці полімерних матеріалів. У області стабільності з високим зсувом, оскільки швидкість зсуву продовжує зростати, в'язкість має тенденцію до іншої постійної, нескінченної в'язкості зсуву η∞, але ця область зазвичай важко дістатися.

1.4.3.4

Температура безпосередньо впливає на інтенсивність випадкового теплового руху молекул, що може суттєво вплинути на міжмолекулярні взаємодії, такі як дифузія, орієнтація молекулярної ланцюга та заплутування. Загалом, під час потоку полімерних матеріалів рух молекулярних ланцюгів проводиться в сегментах; Зі збільшенням температури вільний об'єм збільшується, а стійкість до потоку сегментів зменшується, тому в'язкість зменшується. Однак для деяких полімерів із збільшенням температури гідрофобна асоціація відбувається між ланцюгами, тому в'язкість натомість збільшується.

Різні полімери мають різний ступінь чутливості до температури, і один і той же високий полімер має різний вплив на продуктивність його механізму в різних діапазонах температури.

1.5 Значення досліджень, дослідження досліджень та зміст досліджень цієї теми

1.5.1 Значення досліджень

Хоча HPMC-це безпечний і їстівний матеріал, широко використовується в галузі їжі та медицини, він має хороші плівкоутворюючі, диспергування, потовщення та стабілізуючі властивості. Плівка HPMC також має хорошу прозорість, властивості нафтового бар'єру та механічні властивості. Однак його висока ціна (близько 100 000/тонна) обмежує його широке застосування, навіть у фармацевтичних застосуванні більш високої вартості, таких як капсули. Крім того, HPMC є термічно індукованим гелем, який існує в стані розчину з низькою в'язкістю при низькій температурі, і може утворювати в'язкий твердий гель при високій температурі, тому процеси обробки, такі як покриття, обприскування та занурення, повинні переноситись при високій температурі, що призводить до високого споживання енергії виробництва та високих виробничих витрат. Властивості, такі як менша в'язкість та міцність гелю HPMC при низьких температурах, знижують процесність HPMC у багатьох застосуванні.

На відміну від цього, HPS - це дешевий (близько 20 000/тонн) їстівний матеріал, який також широко використовується в галузі їжі та ліків. Причина, чому HPMC настільки дорога, полягає в тому, що целюлоза сировини, яка використовується для приготування HPMC, дорожча, ніж крохмаль сировини, що використовується для приготування ВПС. Крім того, HPMC прищеплюється двома заступниками, гідроксипропілом та метокси. Як результат, процес підготовки дуже складний, тому ціна HPMC набагато вища, ніж у HPS. This project hopes to replace some of the expensive HPMCs with low-priced HPS, and reduce the product price on the basis of maintaining similar functions.

Крім того, HPS - це холодний гель, який існує в стані в'язкопружного гелю при низькій температурі і утворює проточний розчин при високій температурі. Тому додавання HPS до HPMC може знизити температуру гелю HPMC та збільшити його в'язкість при низькій температурі. і міцність на геле, покращуючи його процесність при низьких температурах. Більше того, HPS їстівна плівка має хороші властивості кисневого бар'єру, тому додавання HPS до HPMC може покращити властивості кисневого бар'єру їстівної плівки.

Підсумовуючи, поєднання HPMC та HPS: По -перше, це має важливе теоретичне значення. HPMC - гарячий гель, а HPS - холодний гель. Згадуючи ці два, теоретично існує перехідна точка між гарячими та холодними гелями. Встановлення HPMC/HPS CLOD та HOT GEL COMPOUND SYSTEM та дослідження її механізму можуть забезпечити новий спосіб дослідження такого виду холодної та гарячої зворотної фазової системи гель-сполуки ， встановлених теоретичних рекомендацій. По -друге, це може зменшити виробничі витрати та покращити прибуток від продукту. Завдяки поєднанню HPS та HPMC вартість виробництва може бути зменшена з точки зору сировини та споживання енергії виробництва, а прибуток продукту може бути значно вдосконалений. По -третє, це може покращити продуктивність обробки та розширити додаток. Додавання HPS може збільшити концентрацію та міцність гелю HPMC при низькій температурі та покращити його продуктивність обробки при низькій температурі. Крім того, продуктивність продукту можна покращити. Додавши HPS для підготовки їстівної композитної плівки HPMC/HPS, можна вдосконалити властивості кисневого бар'єру їстівної плівки.

Сумісність системи полімерної сполуки може безпосередньо визначати мікроскопічну морфологію та всебічні властивості сполуки, особливо механічні властивості. Тому дуже важливо вивчити сумісність сполучної системи HPMC/HPS. І HPMC, і HPS є гідрофільними полісахаридами з однаковою структурною одиницею-глюкозою та модифіковані однаковою функціональною групою гідроксипропілом, що значно покращує сумісність сполучної системи HPMC/HPS. Однак HPMC - холодний гель, а HPS - гарячий гель, а зворотна гелева поведінка двох призводить до явища поділу фаз сполучної системи HPMC/HPS. Підводячи підсумок, морфологія фаз та фазовий перехід композитної системи HPMC/HPS Hold-Hot Composite є досить складними, тому сумісність та розділення фаз цієї системи будуть дуже цікавими.

Морфологічна структура та реологічна поведінка полімерних комплексних систем взаємопов'язані. З одного боку, реологічна поведінка під час переробки матиме великий вплив на морфологічну структуру системи; З іншого боку, реологічна поведінка системи може точно відображати зміни морфологічної структури системи. Тому для вивчення реологічних властивостей HPMC/HPS -системи HPMC/HPS має велике значення для вивчення реологічних властивостей HPMC/HPS для керівництва виробництвом, обробкою та контролем якості.

Макроскопічні властивості, такі як морфологічна структура, сумісність та реологія системи холодної та гарячої гель -сполуки HPMC/HPS, є динамічними та впливають низкою факторів, таких як концентрація розчину, коефіцієнт сполуки, швидкість зсуву та температура. Зв'язок між мікроскопічною морфологічною структурою та макроскопічними властивостями композитної системи може регулюватися контролем морфологічної структури та сумісності композитної системи.

1.5.2 Дослідницька мета

Були побудовані HPMC/HPS холодна та гаряча реверсована фазова система гелевої сполуки, були вивчені її реологічні властивості, а також наслідки фізичної та хімічної структури компонентів, співвідношення сполук та умов обробки на реологічні властивості системи. Були підготовлено їстівну композитну плівку HPMC/HPS, а макроскопічні властивості, такі як механічні властивості, проникність повітря та оптичні властивості плівки, і були вивчені впливові фактори та закони. Систематично вивчайте фазовий перехід, сумісність та фазовий поділ системи гель-комплексу HPMC/HPS та гарячої фазової фази, досліджуйте її вплив і механізми, що впливають, та встановлюють залежність між мікроскопічною морфологічною структурою та макроскопічними властивостями. Морфологічна структура та сумісність композитної системи використовуються для контролю властивостей композиційних матеріалів.

1.5.3 Зміст досліджень

Для досягнення очікуваної дослідницької мети цей документ буде проведено наступне дослідження:

(1. СИСТЕМА СИСТЕМА. Були досліджені вплив та закон реологічних властивостей, таких як тиксотропія та тиксотропія, а механізм утворення холодного та гарячого композитного гелю був попередньо досліджений.

(2) готували їстівну композитну плівку HPMC/HPS, а для вивчення впливу притаманних властивостей кожного компонента та коефіцієнта композиції на мікроскопічну морфологію композитної плівки було підготовлено HPMC/HPS, а також скануюча електронна мікроскоп; Тестер механічної властивості був використаний для вивчення притаманних властивостей кожного компонента, склад композиційної плівки вплив співвідношення та відносної вологості навколишнього середовища на механічні властивості композитної плівки; Використання тестера швидкості передачі кисню та ультрафіолетового спектрофотометра для вивчення впливу властивих властивостей компонентів та співвідношення сполуки на властивості кисню та світла композитної плівки сумісність та поділ фази HPMC/HPS-холодно- Гаряча зворотна гель -композитна система вивчали за допомогою скануючої електронної мікроскопії, термогравіметричного аналізу та динамічного термомеханічного аналізу.

(3) Встановлено взаємозв'язок між мікроскопічною морфологією та механічними властивостями композитної системи HPMC/HPS холодної гарячої гель. Готували їстівну композитну плівку HPMC/HPS, а вплив концентрації сполуки та співвідношення сполуки на розподіл фаз та фазовий перехід зразка вивчали за допомогою оптичного мікроскопа та методу фарбування йоду; Було встановлено правило впливу концентрації сполуки та співвідношення сполуки на механічні властивості та властивості передачі світла зразків. Досліджено залежність між мікроструктурою та механічними властивостями композитної системи HPMC/HPS Cold-Hot Composite.

(4) Вплив ступеня заміщення HPS на реологічні властивості та гелеві властивості HPMC/HPS Cold-Hot-зворотної фазової композитної системи. Вплив ступеня заміщення HPS, швидкості зсуву та температури на в'язкість та інші реологічні властивості сполучної системи, а також точку переходу гелю, залежність частоти модуля та інші гелеві властивості та їх закони вивчали за допомогою реометра. Розподіл фази та фазовий перехід зразків вивчали шляхом фарбування йоду, і було описано механізм гелеутворення гель-комплексної системи HPMC/HPS.

(5) Вплив модифікації хімічної структури HPS на макроскопічні властивості та сумісність HPMC/HPS Cold-Hot Composite Composite Composite. Готували їстівну композитну плівку HPMC/HPS, а вплив ступеня заміни гідроксипропілу HPS на кристалічну структуру та мікродоменну структуру композитної плівки вивчали за допомогою синхротронного випромінювання малокутного рентгенівського розсіювання. Закон про вплив ступеня заміни гідроксипропілу HPS на механічні властивості композитної мембрани вивчали за допомогою тестеру механічної властивості; Закон про вплив ступеня заміщення HPS на проникність кисню композитної мембрани вивчалася за допомогою тестера проникності кисню; Вплив гідроксипропілу HPS ступеня заміщення групової заміни на термічну стійкість композитних плівок HPMC/HPS.

Розділ 2 Реологічне дослідження сполучної системи HPMC/HPS

Природні їстівні плівки на основі полімеру можуть бути підготовлені відносно простим мокрим методом [321]. По-перше, полімер розчиняється або диспергується в рідкій фазі для приготування їстівної плівки рідкої або плівкоутворюючої підвіски, а потім концентрує шляхом видалення розчинника. Тут операція зазвичай проводиться шляхом сушіння при трохи більшій температурі. Цей процес, як правило, використовується для створення попередньо встановлених їстівних плівок або для покриття продукту безпосередньо плівкоутворюючим рішенням шляхом занурення, чищення чи розпилення. Конструкція їстівної обробки плівки вимагає отримання точних реологічних даних рідини, що формує плівку, що має велике значення для контролю якості продукції їстівних упаковних плівок та покриттів [322].

HPMC - це тепловий клей, який утворює гель при високій температурі і знаходиться в стані розчину при низькій температурі. Ця властивість теплового гелю робить свою в'язкість при низькій температурі дуже низькою, що не сприяє специфічним виробничим процесам, такими як занурення, чищення та занурення. експлуатація, що призводить до поганої обробки при низьких температурах. Навпаки, HPS - це холодний гель, в'язкий гель при низькій температурі та висока температура. Низький стан розчину в'язкості. Тому через поєднання двох реологічних властивостей HPMC, таких як в'язкість при низькій температурі, певною мірою можуть бути збалансовані.

This chapter focuses on the effects of solution concentration, compounding ratio and temperature on the rheological properties such as zero-shear viscosity, flow index and thixotropy of the HPMC/HPS cold-hot inverse gel compound system. Правило додавання використовується для попереднього обговорення сумісності складної системи.

2.2 Експериментальний метод

2.2.1 Підготовка сполучного розчину HPMC/HPS

Спочатку зважуйте HPMC та HPS сухий порошок і перемішайте відповідно до 15% (мас./Мас.) Концентрації та різних співвідношень 10: 0, 7: 3, 5: 5, 3: 7, 0:10; Потім додайте 70 ° С у воду С, швидко перемішайте протягом 30 хв при 120 об/хв/хв, щоб повністю розповсюдити HPMC; Потім нагрійте розчин на вершину 95 ° С, швидко перемішайте протягом 1 години з однаковою швидкістю, щоб повністю желатинізувати ГПС; Желатинізацію завершують після цього, температуру розчину швидко знижують до 70 ° С, а HPMC повністю розчиняли шляхом перемішування з повільною швидкістю 80 об/хв/хв протягом 40 хв. (Усі ш/м в цій статті: Маса сухої основи зразка/загальна маса розчину).

2.2.2 Реологічні властивості HPMC/HPS СИСТЕМА СИСТЕМА

2.2.2.1 Принцип реологічного аналізу

Обертальний реометр оснащений парою паралельних затискачів вгору і вниз, і простий потік зсуву може бути реалізований через відносний рух між затискачами. Реометр може бути перевірений у режимі кроку, режиму потоку та коливальних режим: У кроці реометр може застосувати перехідне напруження до зразка, який в основному використовується для перевірки перехідної характеристики реакції та стаціонарного часу зразка. Оцінка та в'язкопружна реакція, такі як розслаблення стресу, повзуча та відновлення; У режимі потоку реометр може застосувати лінійне напруження до зразка, який в основному використовується для перевірки залежності в'язкості зразка від швидкості зсуву та залежності в'язкості від температури та тиксотропії; У режимі коливань реометр може генерувати синусоїдальне чергуюче коливальне напруження, яке в основному використовується для визначення лінійної в'язкопружної області, оцінки термічної стійкості та температури гелеутворення зразка.

2.2.2.2 метод випробування режиму потоку

Було використано паралельну пластину з діаметром 40 мм, і відстань пластини встановлювали на 0,5 мм.

1. В'язкість змінюється з часом. Температура випробування становила 25 ° С, швидкість зсуву становила 800 S-1, а час випробування-2500 с.

2. В'язкість змінюється залежно від швидкості зсуву. Температура випробувань 25 ° C, швидкість попереднього зсуву 800 S-1, час попереднього зсуву 1000 с; Швидкість зсуву 10²-10³s.

Напруга зсуву (τ) і швидкість зсуву (γ) слідкує за законом про владу Ostwald-de Waele:

̇Τ = K.γ N (2-1)

де τ - напруга зсуву, ПА;

γ-швидкість зсуву, S-1;

n - індекс ліквідності;

K - коефіцієнт в'язкості, pa · sn.

Взаємозв'язок між в'язкістю (ŋ) з полімерного розчину та швидкості зсуву (γ) можна встановити модулем Carren:

Серед нихŋ0зсув в'язкість, Па;

ŋ∞- нескінченна в'язкість зсуву, PA S;

λis час релаксації, s;

n - індекс проріджування зсуву ；

3. Метод випробувань на триступінці тиксотропії. Температура випробування становить 25 ° C, a. Стаціонарна стадія, швидкість зсуву-1 S-1, а час тесту-50 с; b. The shear stage, the shear rate is 1000 s-1, and the test time is 20 s; в. The structure recovery process , the shear rate is 1 s-1, and the test time is 250 s.

У процесі відновлення структури ступінь відновлення структури після різного часу відновлення виражається швидкістю відновлення в'язкості:

Dsr = ŋt ⁄ ŋ╳100%

Серед нихŋt - в'язкість у часовий час відновлення TS, PA S;

hŋ- в'язкість в кінці першого етапу, Pa S.

2.3 Результати та обговорення

2.3.1 Вплив часу зсуву на реологічні властивості складної системи

При постійній швидкості зсуву очевидна в'язкість може демонструвати різні тенденції із збільшенням часу зсуву. На малюнку 2-1 показана типова крива в'язкості проти часу в сполуковій системі HPMC/HPS. З фігури видно, що при продовженні часу зсуву очевидна в'язкість постійно зменшується. Коли час зсуву досягає близько 500 с, в'язкість досягає стабільного стану, що вказує на те, що в'язкість складної системи при високошвидкісному стрижуванні має певне значення. Часова залежність, тобто тиксотропія демонструється в певному часовому діапазоні.

Тому при вивченні закону про варіацію в'язкості сполучної системи зі швидкістю зсуву перед реальним стаціонарним тестом зсуву необхідний певний період високошвидкісної попередньої різниці для усунення впливу тиксотропії на складену систему . Таким чином, отримується закон про варіацію в'язкості зі швидкістю зсуву як єдиний фактор. У цьому експерименті в'язкість усіх зразків досягла стійкого стану до 1000 с з високою швидкістю зсуву 800 1/с, що тут не побудовано. Тому в майбутньому експериментальній конструкції було прийнято попереднє швидкості протягом 1000 с із високою швидкістю зсуву 800 1/с для усунення ефекту тиксотропії всіх зразків.

2.3.2 Вплив концентрації на реологічні властивості сполучної системи

Як правило, в'язкість полімерних розчинів збільшується зі збільшенням концентрації розчину. На малюнку 2-2 показано вплив концентрації на залежність швидкості зсуву в'язкості рецептур HPMC/HPS. З малюнка ми можемо побачити, що при однаковій швидкості зсуву в'язкість сполучної системи поступово збільшується зі збільшенням концентрації розчину. В'язкість сполучних розчинів HPMC/HPS з різними концентраціями поступово зменшувалася зі збільшенням швидкості зсуву, показуючи очевидне явище проріджування зсуву, що вказувало на те, що сполучні розчини з різними концентраціями належать до псевдопластичних рідин. Однак залежність від зсуву в'язкості показала різну тенденцію зі зміною концентрації розчину. Коли концентрація розчину низька, явище витончення зсуву композитного розчину невеликий; with the increase of the solution concentration, the shear thinning phenomenon of the composite solution is more obvious.

2.3.2.1 Вплив концентрації на нульовий зсув в'язкість складеної системи

Криві швидкості в'язкості сполучної системи в різних концентраціях були встановлені моделлю Carren, а нульову в'язкість сполучного розчину було екстрапольовано (0,9960 <r₂ <0,9997). Вплив концентрації на в'язкість сполучного розчину можна додатково вивчити шляхом вивчення взаємозв'язку між нульовою в'язкістю зсуву та концентрацією. З рисунку 2-3 видно, що взаємозв'язок між в'язкістю нульової підшивання та концентрацією сполучного розчину відповідає закону про владу:

де k і m - константи.

In the double logarithmic coordinate, depending on the magnitude of the slope m, it can be seen that the dependence on the concentration presents two different trends. Згідно з теорією Dio-Edwards, при низькій концентрації нахил вищий (M = 11,9, R2 = 0,9942), який належить до розведеного розчину; Хоча при високій концентрації нахил відносно низький (M = 2,8, R2 = 0,9822), який належить до субконцентрованого розчину. Тому критична концентрація C* сполук може бути визначена як 8% через перехід цих двох областей. Відповідно до загальної залежності між різними станами та концентраціями полімерів у розчині, пропонується модель молекулярного стану сполучної системи HPMC/HPS в низькотемпературному розчині, як показано на малюнку 2-3.

HPS - це холодний гель, це гель -стан при низькій температурі, і це стан розчину при високій температурі. При температурі випробувань (25 ° C) HPS - це гель -стан, як показано в синій області мережі на малюнку; Навпаки, HPMC - це гарячий гель, при температурі випробування він знаходиться в стані розчину, як показано в молекулі червоної лінії.

Зі збільшенням концентрації відстань між незалежними молекулярними ланцюгами та фазовими областями поступово зменшувалася. Коли досягнуто критичної концентрації c*, молекули HPMC, що взаємодіють з гелевою фазою HPS, поступово збільшуються, і незалежні молекулярні ланцюги HPMC починають з'єднуватися між собою, утворюючи фазу HPS як гель -центр, а молекулярні ланцюги HPMC переплітаються і пов'язані один з одним. Стан мікрогелю показаний на малюнку 2-2b.

З подальшим збільшенням концентрації C> c*відстань між гелевими фазами HPS ще більше зменшується, а заплутані полімерні ланцюги HPMC та область фази HPS стають більш складними Подібно до танель полімеру, як показано на рис. 2-2c.

2.3.2.2 Вплив концентрації на поведінку рідини складеної системи

Закон про потужність Ostwald-de Waele (див. Формулу (2-1)) використовується для встановлення кривих напруги зсуву та швидкості зсуву (не показано в тексті) складеної системи з різними концентраціями, а також індекс потоку та коефіцієнта в'язкості K можна отримати. , результат пристосування, як показано в таблиці 2-1.

Таблиця 2-1 Індекс поведінки потоку (N) та індекс консистенції рідини (K) розчину HPS/HPMC з різною концентрацією при 25 ° C

Експонент потоку ньютонівської рідини становить n = 1, показник потоку псевдопластичної рідини - n <1, і чим далі n відхиляється від 1, тим сильніша псевдопластичність рідини, а показник потоку дилатантної рідини - n> 1. З таблиці 2-1 видно, що N значення N складних розчинів з різними концентраціями менше 1, що вказує на те, що сполучні розчини-це всі псевдопластичні рідини. At low concentrations, the n value of the reconstituted solution is close to 0, which indicates that the low-concentration compound solution is close to Newtonian fluid, because in the low-concentration compound solution, the polymer chains exist independently of each other. With the increase of the solution concentration, the n value of the compound system gradually decreased, which indicated that the increase of the concentration enhanced the pseudoplastic behavior of the compound solution. Взаємодії, такі як заплутування, відбулися між фазою HPS та з його потоковою поведінкою, що була ближчою до поведінки полімерних танев.

При низькій концентрації коефіцієнт в'язкості k сполучної системи невеликий (c <8%, k <1 pa · sn), і зі збільшенням концентрації k значення сполучної системи поступово збільшується, що вказує на те, що в'язкість Система зменшувалася, що відповідає концентрації залежності нульової зсувної в'язкості.

2.3.3 Вплив коефіцієнта сполуки на реологічні властивості сполучної системи

Рис. 2-4 В'язкість проти швидкості зсуву HPMC/HPS з різним співвідношенням суміші при 25 ° C

Таблиця 2-2 Індекс поведінки потоку (N) та індекс консистенції рідини (k) розчину HPS/HPMC з різним співвідношенням суміші при 25 °

Figures 2-4 show the effect of compounding ratio on the shear rate dependence of HPMC/HPS compounding solution viscosity. З фігури видно, що в'язкість складної системи з низьким вмістом HPS (HPS <20%) не змінюється суттєво зі збільшенням швидкості зсуву, головним чином тому При низькій температурі - безперервна фаза; В'язкість сполучної системи з високим вмістом HPS поступово зменшується зі збільшенням швидкості зсуву, показуючи очевидне явище проріджування зсуву, що вказує на те, що сполучний розчин є псевдопластичною рідиною. При такому ж швидкості зсуву в'язкість сполучного розчину збільшується зі збільшенням вмісту HPS, що в основному є тому, що HPS знаходиться в більш в'язкому гель -стані при низькій температурі.

Використання закону про потужність Ostwald-de Waele (див. Формулу (2-1)), щоб відповідати кривим швидкості зсуву зсуву (не показано в тексті) складних систем з різними співвідношеннями сполуки, експонентом потоку N та коефіцієнтом в'язкості K, результати пристосування показані в таблиці 2-2. З таблиці можна побачити, що 0,9869 <R2 <0,9999, результат пристосування кращий. Індекс потоку n складної системи поступово зменшується зі збільшенням вмісту HPS, тоді як коефіцієнт в'язкості k показує поступово зростаючу тенденцію зі збільшенням вмісту HPS, що вказує на те . Ця тенденція узгоджується з результатами досліджень Чжан, але для одного і того ж коефіцієнта сполук, N значення сполучного розчину вище, ніж результат Чжан [305], що в основному тому, що в цьому експерименті було проведено попереднє різання для усунення ефекту тиксотропії усувається; Результат Чжан є результатом комбінованої дії тиксотропії та швидкості зсуву; Розділення цих двох методів буде детально обговорено в главі 5.

2.3.3.1 Вплив коефіцієнта сполуки на нульовий зсув в'язкість системи складання

Зв'язок між реологічними властивостями однорідної системи полімерної сполуки та реологічними властивостями компонентів у системі відповідає правилу логарифмічного підсумовування. Для двокомпонентної складної системи залежність між складною системою та кожним компонентом може бути виражений наступним рівнянням:

Серед них F - параметр реологічної властивості складної системи;

F1, F2 - реологічні параметри компонента 1 та компонента 2 відповідно;

∅1 і ∅2 - масові фракції компонента 1 та компонента 2 відповідно, і ∅1 ∅2.

Отже, в'язкість нульової сутички суміжної системи після складання з різними коефіцієнтами сполук може бути обчислена відповідно до принципу логарифмічного підсумовування для обчислення відповідного передбачуваного значення. The experimental values of the compound solutions with different compound ratios were still extrapolated by carren fitting of the viscosity-shear rate curve. The predicted value of the zero shear viscosity of the HPMC/HPS compound system with different compound ratios is compared with the experimental value, as shown in Figure 2-5.

Пунктирна частина лінії на малюнку - це передбачуване значення нульової в'язкості зсуву сполучного розчину, отриманого правилом логарифмічної суми, а пунктирний графік - це експериментальне значення сполучної системи з різними співвідношеннями сполук. З фігури видно, що експериментальне значення сполучного рішення демонструє певну позитивно-негативну девіацію відносно правила сполуки, що вказує на те, що сполука не може досягти термодинамічної сумісності, а сполука є безперервною фазовою диспірсією в Низька температура структури "морської острова" двофазної системи; І при безперервному зменшенні коефіцієнта сполучення HPMC/HPS безперервна фаза системи сполуки змінювалася після коефіцієнта сполуки становила 4: 6. У цій главі детально обговорюються дослідження.

З фігури чітко видно, що коли співвідношення сполук HPMC/HP . Зі збільшенням вмісту HPS в складеній системі є позитивне відхилення, що вказує на те, що в цей час відбувається безперервний фазовий перехід у складеній системі. HPS з високою в'язкістю стає безперервною фазою сполучної системи, тоді як HPMC диспергується в безперервній фазі HPS у більш рівномірному стані.

2.3.3.2 Вплив коефіцієнта сполуки на поведінку рідини сполучної системи

На малюнках 2-6 ​​показано індекс потоку n складеної системи як функцію вмісту HPS. Оскільки індекс потоку n встановлений з координат журналу-логарітмічної, n тут-лінійна сума. З фігури видно, що зі збільшенням вмісту HPS індекс потоку сполуки поступово зменшується, що свідчить про те, що HPS зменшує властивості рідини ньютонів сполучного розчину та покращує його поведінку псевдопластичної рідини. Нижня частина - це гель -стан з більшою в'язкістю. З фігури також можна побачити, що залежність між індексом потоку сполучної системи та вмістом HPS відповідає лінійній співвідношенні (R2 - 0,98062), це показує, що складна система має хорошу сумісність.

2.3.3.3 Вплив коефіцієнта сполуки на коефіцієнт в'язкості системи складання

На малюнку 2-7 показаний коефіцієнт в'язкості k складеного рішення як функції вмісту HPS. З фігури видно, що значення k чистого HPMC дуже мало, тоді низька температура. Коли вміст компонента з низькою тривальністю високий, тобто, коли вміст HPS низький, коефіцієнт в'язкості складеного розчину близький до змісту компонента низької віковистості HPMC; Незважаючи на те, що вміст компонента з високою в'язкістю високий, значення k сполучного розчину збільшується зі збільшенням вмісту HPS значно збільшувалося, що показало, що HPS збільшує в'язкість HPMC при низькій температурі. В основному це відображає внесок в'язкості безперервної фази в в'язкість складної системи. У різних випадках, коли компонент з низькою в'язкістю є безперервна фаза, а компонент високої вікознавства-це безперервна фаза, внесок безперервної фазової в'язкості в в'язкість складної системи, очевидно, відрізняється. Коли HPMC з низькою тривальністю є безперервною фазою, в'язкість сполучної системи в основному відображає внесок в'язкості безперервної фази; і коли HPS з високою тривальністю є безперервною фазою, HPMC як дисперсна фаза зменшить в'язкість HPS високої вібстійності. ефект.

2.3.4 Тіксотропія

Тіксотропія може бути використана для оцінки стабільності речовин або декількох систем, оскільки тиксотропія може отримати інформацію про внутрішню структуру та ступінь пошкодження під силою стрижки [323-325]. Тіксотропія може бути співвіднесена з часовими ефектами та історією зсуву, що призводить до мікроструктурних змін [324, 326]. Триступеневий тиксотропний метод був використаний для вивчення впливу різних співвідношень сполук на тиксотропні властивості системи сполук. Як видно на малюнках 2-5, усі зразки демонстрували різні ступені тиксотропії. При низьких швидкостях зсуву в'язкість сполучного розчину значно зросла зі збільшенням вмісту HPS, що відповідало зміні в'язкості нульової підшивання із вмістом HPS.

Струга ступеня відновлення DSR складених зразків у різний час відновлення обчислюється за формулою (2-3), як показано в таблиці 2-1. Якщо DSR <1, зразок має низьку опір зсуву, а зразок є тиксотропним; І навпаки, якщо DSR> 1, зразок має анти-Тіксотропію. З таблиці ми бачимо, що значення DSR чистого HPMC дуже високе, майже 1, це тому, що молекула HPMC - це жорсткий ланцюг, а час його релаксації короткий, а структура швидко відновлюється під силою високої зсуву. Значення DSR HPS відносно низьке, що підтверджує його сильні тиксотропні властивості, головним чином тому, що HPS є гнучким ланцюгом, а час його релаксації довгий. Структура не повністю відновилася протягом часових рамків тестування.

Для сполучного розчину, в той же час відновлення, коли вміст HPMC перевищує 70%, DSR швидко зменшується зі збільшенням вмісту HPS, оскільки молекулярний ланцюг HPS є гнучким ланцюгом, а кількість жорстких молекулярних ланцюгів У складеній системі збільшується з додаванням HPS. Якщо він зменшується, час релаксації загального молекулярного сегмента сполучної системи триває, і тиксотропія сполучної системи не може бути швидко відновлена ​​під дією високого зсуву. Коли вміст HPMC становить менше 70%, DSR збільшується зі збільшенням вмісту HPS, що вказує на те, що між молекулярними ланцюгами HPS та HPMC спостерігається взаємодія, що покращує загальну жорсткість молекулярної Сегменти в складеній системі та скорочують час релаксації сполучної системи, зменшується, а тиксотропія зменшується.

Крім того, значення DSR складеної системи було значно нижчим, ніж у чистого HPMC, що вказувало на те, що тиксотропія HPMC значно покращується сполукою. Значення DSR більшості зразків у складеній системі були більшими, ніж у чистого HPS, що свідчить про те, що стабільність HPS певною мірою покращилася.

З таблиці також можна побачити, що в різні часи відновлення значення DSR показують найнижчу точку, коли вміст HPMC становить 70%, а коли вміст крохмалю перевищує 60%, значення DSR комплексу вище, ніж що чистого HPS. Значення DSR протягом 10 с усіх зразків дуже близькі до кінцевих значень DSR, що вказує на те, що структура композитної системи в основному виконала більшість завдань відновлення структури протягом 10 с. Варто зазначити, що композитні зразки з високим вмістом HPS показали тенденцію спочатку збільшення, а потім зменшення при продовженні часу відновлення, що вказувало на те, що композитні зразки також показали певну ступінь тиксотропії під дією низького зсуву та їх структура більш нестабільна.

Якісний аналіз триступеневої тиксотропії узгоджується з повідомленими результатами тестування тиксотропних кільця, але результати кількісного аналізу не відповідають результатам тестування тиксотропних кільця. Тіксотропія сполучної системи HPMC/HPS вимірювали методом Thixotropic Ring із збільшенням вмісту HPS [305]. Дегенерація спочатку зменшилася, а потім збільшилася. Тест на тиксотропне кільце може лише спекулювати існування тиксотропного явища, але не може підтвердити його, оскільки тиксотропне кільце є результатом одночасної дії часу зсуву та швидкості зсуву [325-327].

2.4 Підсумок цієї глави

У цій главі тепловий гель HPMC та HOL-гелевий HPS використовували як основну сировину для побудови двофазної композитної системи холодного та гарячого гелю. Вплив реологічних властивостей, таких як в'язкість, схема потоку та тиксотропія. Відповідно до загальної залежності між різними станами та концентраціями полімерів у розчині, пропонується модель молекулярного стану сполучної системи HPMC/HPS в низькотемпературному розчині. Відповідно до принципу логарифмічного підсумовування властивостей різних компонентів у складовій системі, було вивчено сумісність сполучної системи. Основні висновки такі:

1. Зразки сполуки з різними концентраціями показали певний ступінь витончення зсуву, а ступінь витончення зсуву збільшувався зі збільшенням концентрації.
2. Зі збільшенням концентрації індекс потоку сполучної системи зменшився, а коефіцієнт в'язкості та в'язкості зростала, що вказує на посилення суцільної поведінки сполучної системи.
3. There is a critical concentration (8%) in the HPMC/HPS compound system, below the critical concentration, the HPMC molecular chains and the HPS gel phase region in the compound solution are separated from each other and exist independently; 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. Більш інтенсивне, тому рішення поводиться як полімерний розплав.
4. Коефіцієнт сполуки має значний вплив на реологічні властивості сполучного розчину HPMC/HPS. Зі збільшенням вмісту HPS явище витончення зсуву складної системи є більш очевидним, індекс потоку поступово зменшується, а коефіцієнт в'язкості та в'язкості поступово збільшується. збільшується, що вказує на те, що суцільна поведінка комплексу значно покращується.
5. В'язкість нульової сорочки сполучної системи демонструє певне позитивне негативне-девіацію відносно правила логарифмічного підсумовування. Система сполука-це двофазна система з безперервною фазовою фазовою фазовою структурою «море-острова» при низькій температурі, і, коли співвідношення сполуки HPMC/HPS зменшився через 4: 6, змінюється безперервна фаза сполучної системи.
6. Існує лінійна залежність між індексом потоку та співвідношенням сполук сполучних розчинів з різними співвідношеннями сполук, що вказує на те, що система сполуки має хорошу сумісність.
7. Для комбінованої системи HPMC/HPS, коли компонент низької тривалості є безперервною фазою, а компонент високої віцисткості-безперервна фаза, внесок безперервної фазової в'язкості до в'язкості складової системи суттєво відрізняється. Коли HPMC з низькою в'язкістю є безперервною фазою, в'язкість сполучної системи в основному відображає внесок в'язкості безперервної фази; У той час, коли HPS високої вікознавства є безперервною фазою, HPMC як дисперсна фаза знизить в'язкість HPS високої вікоздатності. ефект.
8. Триступенева тиксотропія була використана для вивчення впливу коефіцієнта сполук на тиксотропію сполучної системи. Тіксотропія складеної системи показала тенденцію спочатку зменшення, а потім збільшується зі зменшенням коефіцієнта сполуки HPMC/HPS.
9. Наведені вище експериментальні результати показують, що завдяки складанню HPMC та HPS реологічні властивості двох компонентів, таких як в'язкість, явище проріджування зсуву та тиксотропія, певною мірою збалансовано.

Розділ 3 Підготовка та властивості HPMC/HPS їстівних композиційних плівок

Полімерне складання-це найефективніший спосіб досягнення багатокомпонентної взаємодоповнюваності, розробки нових матеріалів з відмінними продуктивністю, зниження цін на продукцію та розширення діапазону застосувань матеріалів [240-242, 328]. Тоді, завдяки певній молекулярній структурі та конформаційній ентропії між різними полімерами, більшість систем, що складають полімер, несумісні або частково сумісні [11, 12]. Механічні властивості та інші макроскопічні властивості системи полімерної сполуки тісно пов'язані з фізико -хімічними властивостями кожного компонента, співвідношенням сполук кожного компонента, сумісністю між компонентами та внутрішньою мікроскопічною структурою та іншими факторами [240, 329].

З точки зору хімічної структури, і HPMC, і HPS є гідрофільним курдланом, мають однакову структурну одиницю - глюкозу та модифіковані однаковою функціональною групою - гідроксипропільною групою, тому HPMC та HPS повинні мати хорошу фазу. Ємність. Однак HPMC - це термічно індукований гель, який знаходиться в стані розчину з дуже низькою в'язкістю при низькій температурі і утворює колоїд при високій температурі; HPS-це гель, спричинений холодом, який є гелем з низькою температурою і знаходиться в стані розчину при високій температурі; Умови гелю та поведінка абсолютно протилежні. Складання HPMC та HPS не сприяє утворенню однорідної системи з хорошою сумісністю. Враховуючи як хімічну структуру, так і термодинаміку, це має велике теоретичне значення та практичне значення для складання HPMC з ГПС для встановлення системи гель-сполуки з холодною хотою.

Ця глава зосереджена на вивченні притаманних властивостей компонентів у системі холодної та гарячої гель -сполуки HPMC/HP , та властивості термічної краплі складної системи. І вплив макроскопічних властивостей, таких як властивості кисневого бар'єру.

3.1 Матеріали та обладнання

3.1.1 Основні експериментальні матеріали

3.1.2 Основні інструменти та обладнання

15% (мас./Мас.) Сухий порошок HPMC та HPS змішували з 3% (мас./Мас.) Поліетиленглікольним пластифікатором складали у деіонізованій воді для отримання складеної плівкової рідини та їстівної композитної плівки HPMC/ HPS готували методом лиття.

Метод підготовки: по -перше, зважуйте HPMC та HPS сухий порошок, і змішайте їх відповідно до різних співвідношень; Потім додайте у воду 70 ° С і швидко перемішайте при 120 об/хв/хв протягом 30 хв, щоб повністю розповсюдити HPMC; Потім нагрійте розчин на вершину 95 ° С, швидко перемішайте з однаковою швидкістю протягом 1 год, щоб повністю желатинізувати ГПС; Після завершення желатинізації температура розчину швидко знижується до 70 ° С, а розчин перемішується з повільною швидкістю 80 об/хв/хв протягом 40 хв. Повністю розчинити HPMC. Налийте 20 г змішаного плівкоутворюючого розчину в полістирол Петрі з діаметром 15 см, відкиньте його і висушіть при 37 ° С. Висушена плівка відшаровується від диска для отримання їстівної композитної мембрани.

Їстівні плівки були врівноважені на 57% вологості більше ніж за 3 дні до тестування, а їстівна частина плівки, що використовується для тестування механічної властивості, була рівнозначною на 75% вологості протягом більше 3 днів.

3.2.2 Мікроморфологія їстівної композитної плівки HPMC/HPS

3.2.2.1 Принцип аналізу скануючого електронного мікроскопа

Електронний пістолет на вершині скануючої електронної мікроскопії (SEM) може випромінювати велику кількість електронів. Після зменшення та зосередженого, він може утворювати електронний промінь з певною енергією та інтенсивністю. Керовано магнітним полем котушки скануючого, відповідно до певного порядку та простору, сканує поверхню зразка точки за точкою. Через різницю в характеристиках поверхневої мікро-площі взаємодія між зразком та електронним променем буде генерувати вторинні сигнали електронів з різною інтенсивністю, які збираються детектором і перетворюються в електричні сигнали, які посилюються відео і введіть в сітку трубки зображення, після регулювання яскравості трубки зображення, можна отримати вторинне електронне зображення, яке може відображати морфологію та характеристики мікрорегіону на поверхні зразка. Порівняно з традиційними оптичними мікроскопами, роздільна здатність SEM відносно висока, приблизно 3 нм-6 нм поверхневого шару зразка, який більше підходить для спостереження за мікроструктурними ознаками на поверхні матеріалів.

Їстівна плівка була поміщена в висушувач для висихання, і був обраний відповідний розмір їстівної плівки, вставлений на стадію спеціального зразка SEM з провідним клеєм, а потім золотим покладеним вакуумним покриттям. Під час тесту зразок ставили в SEM, а мікроскопічну морфологію зразка спостерігали та сфотографувались у 300 разів і в 1000 разів збільшення під напругою прискорення електронного променя в 5 кВ.

3.2.3 Світлова пропускна композитна плівка HPMC/HPS

3.2.3.1 Принцип аналізу ультрафіолетового спектрофотометрії

Спектрофотометр УФ-Vis може випромінювати світло з довжиною хвилі 200 ~ 800 нм і опромінювати його на об'єкті. Деякі специфічні довжини хвилі світла в падаючому світлі поглинаються матеріалом, і відбувається перехід молекулярного рівня енергії та перехід електронного рівня енергії. Оскільки кожна речовина має різні молекулярні, атомні та молекулярні просторові структури, кожна речовина має свій специфічний спектр поглинання, а вміст речовини можна визначити або визначати відповідно до рівня поглинання при певних довжинах хвиль на спектрі поглинання. Тому ультрафіолетовий спектрофотометричний аналіз є одним із ефективних засобів для вивчення складу, структури та взаємодії речовин.

Коли промінь світла потрапляє на предмет, частина падаючого світла поглинається об'єктом, а інша частина падаючого світла передається через об'єкт; Співвідношення інтенсивності передачі світла до інтенсивності падаючого світла - це пропускання.

Формула для взаємозв'язку між поглинанням та пропусканням становить:

Серед них A - поглинання;

T - пропускання, %.

Кінцеву поглинання рівномірно виправляли за допомогою поглинання × 0,25 мм/товщина.

3.2.3.2 Метод тестування

Приготуйте 5% розчинів HPMC та HPS, змішайте їх відповідно до різних співвідношень, налийте 10 г плівкоутворюючого розчину в полістирол Петрі, діаметром 15 см, і висушіть їх при 37 ° С, утворюючи плівку. Наріжте їстівну плівку на прямокутну смужку 1 мм × 3 мм, покладіть її в кювету і зробіть їстівну плівку близько до внутрішньої стінки кювету. Для сканування зразків на повній довжині хвилі 200-800 нм було використано для сканування зразків WFZ UV-3802 уль-3802, і кожен зразок тестувався 5 разів.

3.2.4 Динамічні термомеханічні властивості HPMC/HPS їстівних композитних плівок

3.2.4.1 Принцип динамічного термомеханічного аналізу

Динамічний термомеханічний аналіз (DMA) - це інструмент, який може виміряти залежність між масою та температурою зразка при певному ударному навантаженні та запрограмованій температурі, і може перевірити механічні властивості зразка під дією періодичного змінюваного напруги та часу, температура і температура. Частотні відносини.

Високі молекулярні полімери мають в'язкопружні властивості, які можуть зберігати механічну енергію, як еластомер, з одного боку, і споживати енергію, як слиз, з іншого. Коли застосовується періодична чергування, еластична частина перетворює енергію в потенційну енергію і зберігає її; в той час як в'язка частина перетворює енергію в теплову енергію і втрачає її. Полімерні матеріали, як правило, демонструють два стани стану скла з низькою температурою та високотемпературного гумового стану, а температура переходу між двома станами - температура скляного переходу. Температура скла безпосередньо впливає на структуру та властивості матеріалів і є однією з найважливіших характерних температур полімерів.

Аналізуючи динамічні термомеханічні властивості полімерів, можна спостерігати в'язкопружність полімерів, і важливі параметри, які визначають ефективність полімерів, можна отримати, щоб вони могли бути краще застосовані до фактичного середовища використання. Крім того, динамічний термомеханічний аналіз дуже чутливий до скляного переходу, поділу фаз, зшивання, кристалізації та молекулярного руху на всіх рівнях молекулярних сегментів і може отримати багато інформації про структуру та властивості полімерів. Його часто використовують для вивчення молекул полімерів. поведінка руху. Використовуючи режим температури DMA, можна перевірити появу фазових переходів, таких як скляний перехід. Порівняно з DSC, DMA має більш високу чутливість і більше підходить для аналізу матеріалів, що імітують фактичне використання.

3.2.4.2 Метод тестування

Виберіть чисті, рівномірні, плоскі та непошкоджені зразки, і наріжте їх на 10 мм × 20 мм прямокутні смужки. Зразки тестували в режимі розтягування за допомогою динамічного термомеханічного аналізатора Pydris Diamond Thermomechanic з Perkinelmer, США. Діапазон температури випробування становив 25 ~ 150 ° C, швидкість нагрівання становила 2 ° С/хв, частота становила 1 Гц, а тест повторювали двічі для кожного зразка. Під час експерименту були записані модуль зберігання (E ') та модуль втрати (E ") і співвідношення модуля втрат до модуля зберігання, тобто дотичного кута загар δ, також може бути обчислений.

3.2.5 Теплова стійкість HPMC/HPS їстівних композитних плівок

3.2.5.1 Принцип термогравіметричного аналізу

Термічний гравіметричний аналізатор (TGA) може виміряти зміну маси зразка з температурою або часом при запрограмованій температурі, і може бути використаний для вивчення можливого випаровування, плавлення, сублімації, зневоднення, розкладання та окислення речовин під час процесу нагріву . та інші фізичні та хімічні явища. Крива взаємозв'язку між масою речовини та температурою (або часом), отриманою безпосередньо після тестування зразка, називається термогравіметричною (крива TGA). Втрата ваги та інша інформація. Похідна термогравіметрична крива (крива DTG) може бути отримана після виведення кривої TGA першого порядку, що відображає зміну швидкості схуднення випробуваного зразка з температурою або часом, а пікова точка-максимальна точка константи швидкість.

3.2.5.2 Метод тестування

Виберіть їстівну плівку з рівномірною товщиною, обріжте її в колі з тим самим діаметром, що і термогравіметричний тестовий дискатор, а потім покладіть його плоскою на тестовому диску, і протестуйте в атмосфері азоту зі швидкістю потоку 20 мл/хв . Діапазон температури становив 30–700 ° C, швидкість нагрівання становила 10 ° С/хв, і кожен зразок тестували двічі.

3.2.6.1 Принцип аналізу властивостей на розтяг

3.2.6 Властивості на розрив HPMC/HPS їстівних композитних плівок

Тестер механічної властивості може застосувати статичне навантаження на розтяг до сплайна вздовж поздовжньої осі при конкретній температурі, вологості та швидкості, поки сплайн не зламається. Під час випробування навантаження, що застосовується до сплайна та його кількості деформації, було записано за допомогою тестеру механічної властивості, і крива напруги під час деформації сплайна була намальована. З кривої напруги, міцність на розрив (ζt), подовження при розриві (εb) та модуля пружності (e) можна обчислити для оцінки властивостей плівки на розрив.

The stress-strain relationship of materials can generally be divided into two parts: elastic deformation region and plastic deformation region. У зоні еластичної деформації напруга та напруга матеріалу мають лінійну залежність, і деформація в цей час може бути повністю відновлена, що відповідає закону Кука; У зоні пластичної деформації напруга та штам матеріалу вже не лінійні, а деформація, яка відбувається в цей час, є безповоротно, з часом матеріал розривається.

Формула розрахунку міцності на розрив:

Де: міцність на розрив, MPA;

P - максимальне навантаження або розрив навантаження, n;

b - ширина зразка, мм;

D - товщина зразка, мм.

Формула для обчислення подовження при перерві:

Де: εb - подовження при перерві, %;

L - відстань між маркувальними лініями, коли зразок ламається, мм;

L0 - це початкова довжина датчика зразка, мм.

Формула обчислення модуля пружності:

Серед них: E - модуль пружності, MPA;

ζ - це напруга, MPA;

ε - штам.

3.2.6.2 Метод тестування

Виберіть чисті, рівномірні, плоскі та непошкоджені зразки, зверніться до Національного стандарту GB13022-91 та розріжте їх на гантелі у формі у формі гантелі загальною довжиною 120 мм, початкове відстань між світильниками 86 мм, відстань між позначками 40 мм і ширина 10 мм. Шліпи розміщували на 75% та 57% (в атмосфері насиченого хлориду натрію та розчину броміду натрію) і врівноважували більше 3 днів до вимірювання. У цьому експерименті для тестування використовуються ASTM D638, 5566 Механічна тестер власності корпорації Instron Corporation of Uniter Shates та її пневматичний затискач 2712-003. Швидкість розтягування становила 10 мм/хв, а зразок повторювали 7 разів, і середнє значення обчислювали.

3.2.7 Киснева проникність HPMC/HPS їстівної композитної плівки

Після встановлення тестового зразка тестова порожнина ділиться на дві частини, A і B; Потік кисню з високою чистотою з певною швидкістю потоку передається в порожнину А, а потік азоту з певною швидкістю потоку передається в порожнину B; Під час випробувального процесу порожнина А кисень пронизується через зразок в порожнину В, а кисень проникає в порожнину В за допомогою потоку азоту і залишає порожнину B, щоб досягти датчика кисню. Датчик кисню вимірює вміст кисню в потоці азоту і виводить відповідний електричний сигнал, тим самим обчислюючи зразковий кисень. пропускання.

3.2.7.2 Метод тестування

Виберіть непошкоджені їстівні композитні плівки, розріжте їх на 10,16 х 10,16 см із діамантоподібними зразками, покрийте крайові поверхні затискачів вакуумною жиром і затисніть зразки до тестового блоку. Tested according to ASTM D-3985, each sample has a test area of 50 cm2.

3.3 Результати та обговорення

The interaction between the components of the film-forming liquid and the drying conditions-determine the final structure of the film and seriously affect various physical and chemical properties of the film [330, 331]. Притаманні властивості гелю та співвідношення сполуки кожного компонента можуть впливати на морфологію сполуки, що додатково впливає на структуру поверхні та кінцеві властивості мембрани [301, 332]. Тому мікроструктурний аналіз плівок може надати відповідну інформацію про молекулярну перестановку кожного компонента, що, в свою чергу, може допомогти нам краще зрозуміти властивості бар'єру, механічні властивості та оптичні властивості плівок.

Мікрофотографії електронних мікроскопів на поверхневому скануванні їстівних плівок HPS/HPMC з різними співвідношеннями показані на малюнку 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]. На малюнку чиста мембрана HPS та чистий HPMC. Мембрани показали відносно гладкі мікроскопічні поверхні, а мікроструктура чистих мембран HPS була більш однорідною і більш гладкою, ніж чисті мембрани HPMC, які можуть бути в основному пов'язані з макромолекулами крохмалю (амілозних молекул та молекул -амілопектину) під час процесу охолодження). у водному розчині. Багато досліджень показали, що амілоза-амілопектин-вода в процесі охолодження

Може бути конкурентний механізм між утворенням гелю та поділом фаз. Якщо швидкість поділу фаз нижча, ніж швидкість утворення гелю, у системі не відбудеться розділення фаз, інакше в системі відбудеться розділення фаз [333, 334]. Більше того, коли вміст амілози перевищує 25%, желатинізація амілози та безперервної структури мережі амілози можуть значно інгібувати появу поділу фаз [334]. Вміст амілози в HPS, що використовується в цій роботі, становить 80%, значно вищий за 25%, тим самим краще ілюструючи явище, що чисті мембрани HPS є більш однорідними та плавнішими, ніж чисті мембрани HPMC.

З порівняння фігур видно, що поверхні всіх композитних плівок є відносно грубими, а деякі нерегулярні удари розсіяні, що свідчить про те, що між HPMC та HPS існує певна ступінь не зчеплення. Більше того, композитні мембрани з високим вмістом HPMC демонстрували більш однорідну структуру, ніж ті, що мають високий вміст HPS. Конденсація на основі HPS при температурі формування плівки 37 ° C

Based on the gel properties, HPS presented a viscous gel state; while based on the thermal gel properties of HPMC, HPMC presented a water-like solution state. У композитній мембрані з високим вмістом HPS (7: 3 HPS/HPMC) в'язкий ВГС є безперервною фазою, а водна HPMC розповсюджується на безперервну фазу HPS, що не є дисперсованою фазою, що не сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприяє, що сприятливо to the uniform distribution of the dispersed phase ; У складеній плівці з високим вмістом HPMC (3: 7 HPS/HPMC) HPMC з низькою вікознавство утворення однорідної фази. СИСТЕМА СИСТЕМА.

З фігури видно, що хоча всі композитні плівки демонструють грубі та неоднорідні поверхневі структури, не виявлено очевидного фазового інтерфейсу, що вказує на те, що HPMC та HPS мають хорошу сумісність. Композитні плівки HPMC/крохмалю без пластифікаторів, таких як PEG, показали очевидне розділення фаз [301], таким чином, вказуючи на те, що обидва гідроксипропілова модифікація пластифікаторів крохмалю та PEG можуть покращити сумісність композитної системи.

3.3.2 Аналіз оптичних властивостей їстівних композитних плівок

Властивості передачі світла їстівних композитних плівок HPMC/HPS з різними співвідношеннями були перевірені ультрафіолетовим спектрофотометром, а ультрафіолетові спектри показані на малюнку 3-2. Чим більше значення пропускання світла, тим більш рівномірним і прозорим плівка; І навпаки, чим менше значення пропускання світла, тим нерівніше і непрозора плівка. З рисунку 3-2 (а) видно, що всі складені плівки демонструють аналогічну тенденцію із збільшенням довжини сканування хвилі в повному діапазоні сканування довжини хвилі, а легкий пропуск поступово збільшується зі збільшенням довжини хвилі. При 350 нм криві схильні до плато.

Виберіть пропускання на довжині хвилі 500 нм для порівняння, як показано на малюнку 3-2 (b), пропускання чистої плівки HPS нижчий, ніж у чистої плівки HPMC, і зі збільшенням вмісту HPMC спочатку пропускання зменшується, а потім збільшився після досягнення мінімального значення. Коли вміст HPMC збільшився до 70%, легке пропускання композитної плівки був більшим, ніж у чистого HPS. Добре відомо, що однорідна система проявлятиме кращу пропускну здатність світла, а її значення пропускання ультрафіолетовим ультрафіолетовим значенням, як правило, вище; Неоднорідні матеріали, як правило, більш опадні і мають менші значення пропускання УФ. Значення пропускання композитних плівок (7: 3, 5: 5) були нижчими, ніж у чистих плівок HPS та HPMC, що свідчить про те, що між двома компонентами HPS та HPMC було певне ступінь поділу фаз.

Рис. 3-2 УФ-спектри на всіх довжинах хвиль (a) та при 500 нм (b) для фільмів суміші HPS/HPMC. Штанга являє собою середні ± стандартні відхилення. AC: Різні букви суттєво відрізняються від різного співвідношення суміші (p <0,05), застосованих у повній дисертації

3.3.3 Динамічний термомеханічний аналіз їстівних композитних плівок

На малюнку 3-3 показані динамічні термомеханічні властивості їстівних плівок HPMC/HPS з різними рецептурами. З рис. 3-3 (а) видно, що модуль зберігання (E ') зменшується зі збільшенням вмісту HPMC. Крім того, модуль зберігання всіх зразків поступово зменшувався зі збільшенням температури, за винятком того, що модуль зберігання чистої плівки HPS (10: 0) незначно збільшувався після збільшення температури до 70 ° C. При високій температурі для композитної плівки з високим вмістом HPMC модуль зберігання композитної плівки має очевидну тенденцію вниз із підвищенням температури; Хоча для зразка з високим вмістом HPS модуль зберігання лише незначно зменшується зі збільшенням температури.

Рис.

З рисунку 3-3 (b) видно, що зразки з вмістом HPMC вище 30% (5: 5, 3: 7, 0:10) всі показують пік скляного переходу та зі збільшенням вмісту HPMC, Скляний перехід Температура переходу переміщалася до високої температури, що вказує на зменшення гнучкості полімерного ланцюга HPMC. On the other hand, the pure HPS membrane exhibits a large envelope peak around 67 °C, while the composite membrane with 70% HPS content has no obvious glass transition. This may be because there is a certain degree of interaction between HPMC and HPS, thus restricting the movement of the molecular segments of HPMC and HPS.

3.3.4 Аналіз термічної стійкості їстівних композитних плівок

Рис.

The thermal stability of the edible composite film of HPMC/HPS was tested by thermogravimetric analyzer. Figure 3-4 shows the thermogravimetric curve (TGA) and its weight loss rate curve (DTG) of the composite film. З кривої TGA на рисунку 3-4 (а) видно, що зразки композитної мембрани з різними співвідношеннями показують два очевидних термогравіметричних стадій змін зі збільшенням температури. Напаталізація води, адсорбована полісахаридною макромолекулею, призводить до невеликої фази схуднення при 30–180 ° С до того, як відбудеться фактична термічна деградація. Згодом існує більша фаза схуднення при 300 ~ 450 ° C, тут фаза термічної деградації HPMC та HPS.

З кривих DTG на малюнку 3-4 (b) видно, що температури пікових темпів термічної деградації чистих HPS та чистих HPMC-338 ° C і 400 ° C відповідно, а температура теплової деградації чистої HPMC є вище, ніж HPS, що вказує на те, що HPMC краща термічна стійкість, ніж HPS. Коли вміст HPMC становив 30% (7: 3), один пік з’явився при 347 ° С, що відповідає характерному піку ГПС, але температура була вище, ніж піковий термозаметр HPS; Коли вміст HPMC становив 70% (3: 7), лише характерний пік HPMC з'явився при 400 ° C; Коли вміст HPMC становив 50%, на кривій DTG з'явилися два піки термічної деградації, 345 ° С і 396 ° С відповідно. Піки відповідають характерним пікам HPS та HPMC відповідно, але пік термічної деградації, що відповідає ГПС, менший, і обидва піки мають певний зсув. Видно, що більшість композитних мембран демонструють лише характерний один пік, що відповідає певному компоненту, і вони компенсуються порівняно з мембраною чистої компонента, яка вказує на те, що між компонентами HPMC та HPS є певна різниця. ступінь сумісності. Пікова температура термічної деградації композитної мембрани була вищою, ніж у чистої ГПС, що вказує на те, що HPMC може певною мірою покращити термічну стійкість мембрани HPS.

3.3.5 Аналіз механічних властивостей їстівної композитної плівки

Властивості на розтяг композитних плівок HPMC/HPS з різними співвідношеннями вимірювали за допомогою аналізатора механічної властивості при 25 ° С, відносної вологості 57% та 75%. На малюнку 3-5 показаний модуль пружності (A), подовження при розриві (B) та міцності на розрив (C) композитних плівок HPMC/HPS з різними співвідношеннями при різній відносній вологості. З фігури видно, що коли відносна вологість становить 57%, модуль пружності та міцність на розрив чистої плівки HPS є найбільшою, а чиста HPMC - найменша. Зі збільшенням вмісту HPS модуль пружності та міцність на розрив композитних плівок постійно зростали. Подовження при розриві чистої мембрани HPMC набагато більше, ніж у чистої мембрани HPS, і обидва більші, ніж у складеної мембрани.

Коли відносна вологість була вищою (75%) порівняно з 57% відносною вологістю, модуль пружності та міцність на розрив усіх зразків зменшувались, тоді як подовження при розриві значно збільшувалося. This is mainly because water, as a generalized plasticizer, can dilute HPMC and HPS matrix, reduce the force between polymer chains, and improve the mobility of polymer segments. At high relative humidity, the elastic modulus and tensile strength of pure HPMC films were higher than those of pure HPS films, but the elongation at break was lower, a result that was completely different from the results at low humidity. Варто зазначити, що зміна механічних властивостей композитних плівок із компонентними співвідношеннями при високій вологості 75% є абсолютно протилежною при низькій вологості порівняно з у випадку відносної вологості 57%. За високої вологості вміст вологи в плівці збільшується, і вода не тільки має певний пластифікацію на полімерну матрицю, але й сприяє перекристалізації крохмалю. Порівняно з HPMC, HPS має більш сильну тенденцію до перекристалізації, тому вплив відносної вологості на ГПС набагато більший, ніж у HPMC.

Рис. 3-5 Властивості розтягування плівок HPS/HPMC з різними співвідношеннями HPS/HPMC, врівноваженими в різних умовах відносної смирення (RH). *: Різні літери числа суттєво відрізняються від різних RH, застосовуються при повній дисертації

3.3.6 Аналіз проникності кисню їстівних композитних плівок

Їстівна композитна плівка використовується як матеріал для упаковки харчових продуктів для продовження терміну зберігання їжі, а її кисневий бар'єр є одним із важливих показників. Тому швидкість передачі кисню їстівних плівок з різними співвідношеннями HPMC/HPS вимірювали при температурі 23 ° C, а результати показані на малюнку 3-6. З фігури видно, що проникність кисню чистої мембрани HPS значно нижча, ніж у чистої мембрани HPMC, що вказує на те, що мембрана HPS має кращі властивості кисневого бар'єру, ніж мембрана HPMC. Через низьку в'язкість та наявність аморфних областей HPMC легко сформувати відносно вільну структуру мережевої низької щільності у плівці; Порівняно з HPS, він має більш високу тенденцію до перекристалізації, і легко сформувати щільну структуру у плівці. Багато досліджень показали, що фільми крохмалю мають хороші властивості кисневого бар'єру порівняно з іншими полімерами [139, 301, 335, 336].

Рис.

Додавання HPS може значно знизити проникність кисню мембран HPMC, а проникність кисню композитних мембран різко зменшується зі збільшенням вмісту HPS. Додавання кисню, що проникає в кисень, може підвищити подяжість кисневого каналу в композитну мембрану, що, в свою чергу, призводить до зниження швидкості проникнення кисню та в кінцевому рахунку зниження проникності кисню. Similar results have been reported for other native starches [139,301].

3.4 Підсумок цієї глави

У цій главі, використовуючи HPMC та HPS в якості основної сировини, а також додавання поліетиленгліколю як пластифікатора, їстівні композитні плівки HPMC/HPS з різними співвідношеннями готували методом лиття. Вплив властивих властивостей компонентів та співвідношення сполук на мікроскопічну морфологію композитної мембрани вивчали за допомогою скануючої електронної мікроскопії; Механічні властивості композитної мембрани вивчали за допомогою тестеру механічних пропозицій. Вплив властивих властивостей компонентів та коефіцієнт сполук на властивості кисневого бар'єру та пропускання світла композитної плівки вивчали за допомогою тестера пропускання кисню та ультрафіолетовим спектрофотометром. Були використані скануючі електронну мікроскопію, термогравіметричний аналіз та динамічний тепловий аналіз. Механічний аналіз та інші аналітичні методи були використані для вивчення сумісності та фазового розділення системи гель-сполуки холодного хоту. Основні висновки такі:

1. Порівняно з чистим HPMC, чистий HPS легше утворювати однорідну та гладку мікроскопічну морфологію поверхні. В основному це пов'язано з кращою молекулярною перестановкою макромолекул крохмалю (молекули амілози та молекули амілопектину) у водному розчині крохмалю під час процесу охолодження.
2. Сполуки з високим вмістом HPMC швидше утворюють однорідні мембранні структури. This is mainly based on the gel properties of HPMC and HPS. At the film-forming temperature, HPMC and HPS show a low-viscosity solution state and a high-viscosity gel state, respectively. The high-viscosity dispersed phase is dispersed in the low-viscosity continuous phase. , легше сформувати однорідну систему.
3. Відносна вологість суттєво впливає на механічні властивості композиційних плівок HPMC/HPS, а ступінь його ефекту збільшується зі збільшенням вмісту HPS. При нижчій відносній вологості як модуль пружності, так і міцність на розрив композитних плівок збільшувались із збільшенням вмісту HPS, а подовження при розриві композиційних плівок було значно нижчим, ніж у чистих компонентних плівок. Зі збільшенням відносної вологості модуль пружності та міцність на розрив композитної плівки знижували відносна вологість. Механічні властивості композиційних мембран з різними співвідношеннями сполук показують перехрестя в різних умовах відносної вологості, що забезпечує можливість оптимізації продуктивності продукту відповідно до різних вимог до застосування.
4. Додавання HPS значно покращило властивості кисневого бар'єру композитної мембрани. Киснева проникність композитної мембрани різко знизилася зі збільшенням вмісту HPS.
5. У системі HPMC/HPS холодної та гарячої гелевої сполуки існує певна сумісність між двома компонентами. На зображеннях SEM-зображень усіх композитних плівок було виявлено жодного очевидного двофазного інтерфейсу, більшість композитних плівок мали лише одну точку переходу скла в результатах DMA, і лише один пік теплової деградації з'явився на кривих DTG більшості композицій films. Це показує, що між HPMC та HPS існує певна описова.

Розділ 4 Зв'язок між мікроморфологією та механічними властивостями сполучної системи HPMC/HPS

Порівняно з вищим ентропією змішування під час змішування металевих сплавів, змішування ентропії під час сполуки полімеру зазвичай дуже мало, а тепло сполук під час сполуки зазвичай позитивне, що призводить до процесів сполуки полімерів. Зміна вільної енергії Гіббса позитивна (����>) Отже, полімерні рецептури, як правило, утворюють двофазні системи, розділені фазою, і повністю сумісні полімерні препарати дуже рідкісні [242].

Займані складні системи зазвичай можуть досягти змішуваності на молекулярному рівні в термодинаміці та утворювати однорідні сполуки, тому більшість полімерних сполук є не зізнаються. Однак багато полімерних сполук можуть досягти сумісного стану за певних умов і стати складними системами з певною сумісністю [257].

Макроскопічні властивості, такі як механічні властивості полімерних композиційних систем, значною мірою залежать від взаємодії та фазової морфології їх компонентів, особливо сумісності між компонентами та складом безперервних та дисперсних фаз [301]. Тому для вивчення мікроскопічної морфології та макроскопічних властивостей композитної системи має велике значення та встановлення взаємозв'язку між ними, що має велике значення для контролю властивостей композиційних матеріалів, контролюючи фазову структуру та сумісність композиційної системи.

У процесі вивчення морфології та фазової діаграми складної системи дуже важливо вибрати відповідні засоби для розрізнення різних компонентів. Однак відмінність між HPMC та HPS досить складна, оскільки обидва мають хорошу прозорість та аналогічний показник заломлення, тому важко розрізнити два компоненти оптичною мікроскопією; Крім того, оскільки обидва є матеріалом на основі органічного вуглецю, тому вони мають подібне поглинання енергії, тому скануючи електронну мікроскопію також важко точно розрізнити пару компонентів. Інфрачервона спектроскопія трансформації Фур'є може відображати зміни морфології та фазової діаграми комплексної системи білка-старх за допомогою співвідношення полісахаридної смуги при 1180-953 см-1 та амідної смуги при 1750-1483 см-1 [52, 3. Існують також методи досягнення цього розділення компонентів, таких як трансмісійна електронна мікроскопія та дрібнокутне рентгенівське розсіювання, але ці методи, як правило, є складними [338]. У цій темі застосовується простий метод аналізу оптичного мікроскопа для фарбування йоду, і принцип того, що кінцева група герметичної структури амілози може реагувати з йодом, щоб утворити комплекси включення, використовується для фарбування складної системи HPMC/HPS шляхом фарбування йоду, тож що HPS компоненти відрізнялися від компонентів HPMC різними кольорами під світлим мікроскопом. Тому метод аналізу оптичного мікроскопа для фарбування йоду-це простий та ефективний метод дослідження морфології та фазової діаграми складних систем на основі крохмалю.

У цій главі мікроскопічна морфологія, розподіл фаз, фазовий перехід та інші мікроструктури сполучної системи HPMC/HPS вивчали за допомогою оптичного аналізу мікроскопа йоду; та механічні властивості та інші макроскопічні властивості; і завдяки кореляційному аналізу мікроскопічної морфології та макроскопічних властивостей різних концентрацій розчину та співвідношення сполучення залежність між мікроструктурою та макроскопічними властивостями сполучної системи HPMC/HPS для контролю HPMC/HPS. Створіть основу для властивостей композиційних матеріалів.

4.1 Матеріали та обладнання

4.1.1 Основні експериментальні матеріали

4.2 Експериментальний метод

4.2.1 Підготовка сполучного розчину HPMC/HPS

Підготуйте розчин HPMC та розчин HPS при концентрації 3%, 5%, 7% та 9%, див. 2.2.1 для методу підготовки. Змішайте розчин HPMC та розчин HPS відповідно до 100: 0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 різних співвідношень змішували зі швидкістю 250 RMP/хв при 21 ° С протягом 30 хв, і отримували змішані розчини з різними концентраціями та різними співвідношеннями.

4.2.2 Підготовка композитної мембрани HPMC/HPS

Див. 3.2.1.

4.2.3 Підготовка композитних капсул HPMC/HPS

Зверніться до розчину, підготовленого методом у 2.2.1, використовуйте форму з нержавіючої сталі для занурення та висушіть при 37 ° С. Витягніть висушені капсули, відріжте надлишок і складіть їх, щоб утворити пару.

4.2.4 HPMC/HPS композитна плівка оптичний мікроскоп

4.2.4.1 Принципи аналізу оптичної мікроскопії

The optical microscope uses the optical principle of magnifying imaging by a convex lens, and uses two converging lenses to expand the opening angle of the nearby tiny substances to the eyes, and enlarge the size of the tiny substances that cannot be discerned by the human eye До тих пір, поки розмір речовин не може бути помічений людським оком.

4.2.4.2 Метод тестування

Сполучені розчини HPMC/HPS різної концентрації та коефіцієнти сполук вивозялися при 21 ° С, скинули на скляну гірку, кидали в тонкий шар і сушили при одній температурі. Плівки забарвлювали 1% -ним розчином йоду (1 г йоду та 10 г йодиду калію поміщали в об'ємну колбу в 100 мл, і розчиняли в етанолі), поміщали в поле світлого мікроскопа для спостереження та сфотографували.

4.2.5 Світлова пропускна композитна плівка HPMC/HPS

4.2.5.1 Принцип аналізу ультрафіолетового спектрофотометрії

Те саме, що 3.2.3.1.

4.2.5.1 Метод тестування

Див. 3.2.3.2.

4.2.6.1 Принцип аналізу властивостей на розтяг

Те саме, що 3.2.3.1.

4.2.6.1 Метод тестування

Зразки тестували після врівноваження при 73% вологості протягом 48 год. Див. 3.2.3.2 для методу тестування.

4.3 Результати та обговорення

4.3.1 Спостереження за прозорістю продукту

На малюнку 4-1 показані їстівні плівки та капсули, підготовлені шляхом складання HPMC та HPS у коефіцієнті складання 70:30. Як видно з малюнка, продукти мають хорошу прозорість, що вказує на те, що HPMC та HPS мають подібні показники заломлення, а однорідна сполука може бути отримана після складання двох.

4.3.2 Оптичні мікроскопні зображення комплексів HPMC/HPS до та після фарбування

На малюнку 4-2 показана типова морфологія до та після фарбування комплексів HPMC/HPS з різними співвідношеннями сполук, що спостерігаються під оптичним мікроскопом. Як видно з фігури, важко розрізнити фазу HPMC та фазу HPS на незадоволеній фігурі; Пофарбований чистий HPMC та чистий HPS демонструють власні унікальні кольори, що пояснюється тим, що реакція HPS та йоду через йод, фарбуючи його колір, стає темнішою. Отже, дві фази в сполуковій системі HPMC/HPS просто і чітко розрізняються, що ще більше доводить, що HPMC та HPS не є зловживаними і не можуть утворювати однорідну сполуку. Як видно з фігури, у міру збільшення вмісту HPS область темної області (фаза HPS) на малюнку продовжує зростати, як очікувалося, що підтверджує, що в цьому процесі відбувається двофазна перестановка. Коли вміст HPMC вище 40%, HPMC представляє стан безперервної фази, а HPS диспергується в безперервній фазі HPMC як дисперсної фази. На відміну від цього, коли вміст HPMC нижче 40%, HPS представляє стан безперервної фази, а HPMC диспергується в безперервній фазі HPS як дисперсної фази. Тому у 5% сполук HPMC/HPS, зі збільшенням вмісту HPS, навпаки сталося, коли коефіцієнт сполуки становив HPMC/HPS 40:60. Безперервна фаза змінюється від початкової фази HPMC до пізнішої фази HPS. Дотримуючись форми фази, видно, що фаза HPMC в матриці HPS є сферичною після дисперсії, тоді як дисперсна форма фази HPS в матриці HPMC є більш нерегулярною.

Більше того, обчислюючи співвідношення області світлого кольору (HPMC) до області темного кольору (HPS) у комплексі HPMC/HPS після фарбування (не враховуючи ситуацію мезофази), було встановлено, що площа HPMC (світлий колір)/HPS (темний колір) На малюнку співвідношення завжди більше, ніж фактичне співвідношення HPMC/HPS. Наприклад, на схемі фарбування сполуки HPMC/HPS з сполучним співвідношенням 50:50 область ВПС в зоні міжфази не обчислюється, а відношення світла/темної області - 71/29. Цей результат підтверджує існування великої кількості мезофаз у композитній системі HPMC/HPS.

Добре відомо, що повністю сумісні системи сполуки полімерів є досить рідкісними, оскільки під час процесу сполуки полімеру тепло сполук зазвичай є позитивним, а ентропія сполук зазвичай мало змінюється, тим самим призводить до вільної енергії під час змін сполуки на позитивне значення. Однак у системі сполук HPMC/HPS HPMC та HPS все ще обіцяють показати більший ступінь сумісності, оскільки HPMC та HPS є гідрофільними полісахаридами, мають однакову структурну одиницю - глюкозу, і проходять однакову функціональну групу, модифікована з гідроксипропіл. Явище множинних мезофаз у сполуковій системі HPMC/HPS також вказує на те, що HPMC та HPS у сполуці мають певний ступінь сумісності, і аналогічне явище виникає в системі крохмалю-полівінілового спирту з доданою пластифікацією. також з'явився [339].

4.3.3 Зв'язок між мікроскопічною морфологією та макроскопічними властивостями сполучної системи

Детально вивчався взаємозв'язок між морфологією, фазовим поділом, прозорістю та механічними властивостями композитної системи HPMC/HPS. На малюнку 4-3 показано вплив вмісту HPS на макроскопічні властивості, такі як прозорість та модуль розтягування сполучної системи HPMC/HPS. З фігури видно, що прозорість чистої HPMC вища, ніж чиста ГПС, головним чином тому HPS [340, 341]. На малюнку можна знайти, що пропускна система сполучної системи HPMC/HPS матиме мінімальне значення з різницею вмісту HPS. Пропускна система складної системи в діапазоні вмісту HPS нижче 70%збільшується зit зменшується зі збільшенням вмісту HPS; Коли вміст HPS перевищує 70%, він збільшується зі збільшенням вмісту HPS. Це явище означає, що сполучна система HPMC/HPS є неверною, оскільки явище поділу фази системи призводить до зменшення легкої пропускання. Навпаки, модуль Юнга сполучної системи також виявився мінімальною точкою з різними пропорціями, і модуль Юнга продовжував зменшуватися зі збільшенням вмісту HPS і досяг найнижчої точки, коли вміст HPS становив 60%. Модуль продовжував збільшуватися, а модуль незначно збільшувався. Модуль Юнга сполук HPMC/HPS показав мінімальне значення, яке також вказувало на те, що сполучна система була не зшвидкою системою. Найнижча точка легкої пропускної системи HPMC/HPS Система узгоджується з точкою фазового переходу безперервної фази HPMC до дисперсної фази та найнижчою точкою значення модуля Юнга на рисунку 4-2.

4.3.4 Вплив концентрації розчину на мікроскопічну морфологію сполучної системи

На малюнку 4-4 показано вплив концентрації розчину на морфологію та фазовий перехід сполучної системи HPMC/HPS. Як видно з рисунку, низька концентрація сполучної системи 3% HPMC/HPS, у сполуці співвідношення HPMC/HPS становить 40:60, може спостерігати поява безперервної структури; У той час як у високій концентрації розчину 7%, ця безперервна структура спостерігається на малюнку з коефіцієнтом сполуки 50:50. Цей результат показує, що точка фазового переходу сполучної системи HPMC/HPS має певну концентраційну залежність, а співвідношення сполуки HPMC/HPS фазового переходу збільшується зі збільшенням концентрації сполучного розчину, а HPS має тенденцію утворювати безперервну фазу . . Крім того, домени HPS дисперговані в безперервній фазі HPMC показали подібні форми та морфології зі зміною концентрації; в той час як дисперсні фази HPMC, дисперговані в безперервній фазі HPS, показали різні форми та морфології в різних концентраціях. І зі збільшенням концентрації розчину площа дисперсії HPMC стала все більш нерегулярною. Основна причина цього явища полягає в тому, що в'язкість розчину HPS значно вища, ніж у розчині HPMC при кімнатній температурі, і тенденція фази HPMC утворює акуратний сферичний стан через поверхневий натяг.

4.3.5 Вплив концентрації розчину на механічні властивості складної системи

Відповідно до морфологій рис. 4-4, на рис. 4-5 показані властивості розтягування композитних плівок, що утворюються в різних концентраційних розчинах. З фігури видно, що модуль Юнга та подовження при розриві композитної системи HPMC/HPS мають тенденцію до зменшення при збільшенні концентрації розчину, що відповідає поступовому перетворенню HPMC від безперервної фази до дисперсної фази на рисунку 4 -4. Мікроскопічна морфологія послідовна. Оскільки модуль Юнга гомополімера HPMC вищий, ніж у HPS, прогнозується, що модуль Young Composite System HPMC/HPS буде покращений, коли HPMC є безперервною фазою.

4.4 Підсумок цієї глави

У цій главі були підготовлені сполучні розчини HPMC/HPS та їстівні композитні плівки з різними концентраціями та співвідношеннями сполук, а мікроскопічна морфологія та фазовий перехід системи HPMC/HPS спостерігали за допомогою оптичного аналізу фарбування йоду для розрізнення фейсів крохма. Досліджено легке пропускання та механічні властивості їстівної композитної плівки HPMC/HPS за допомогою ультрафіолетового спектрофотометра та тестеру механічних властивостей, а також були вивчені ефекти різних концентрацій та співвідношення сполук на оптичні властивості та механічні властивості сполучної системи. Зв'язок між мікроструктурою та макроскопічними властивостями сполучної системи HPMC/HPS був встановлений шляхом комбінування мікроструктури композитної системи, таких як мікроструктура, фазовий перехід та розділення фаз та макроскопічні властивості, такі як оптичні властивості та механічні властивості. Основні висновки такі:

1. Метод аналізу оптичного мікроскопа для розрізнення фаз крохмалю за допомогою фарбування йоду є найпростішим, прямим та ефективним методом вивчення морфології та фазового переходу сполучних систем на основі крохмалю. При фарбуванням йоду фаза крохмалю виявляється більш темною і темнішою під легкою мікроскопією, тоді як HPMC не забарвлюється і тому виявляється легшим кольором.
2. Система сполук HPMC/HPS не є зловживаною, і в складі суміжної системи існує точка фазової переходу, і ця точка фазового переходу має певну залежність від співвідношення сполуки та залежність концентрації розчину.
3. Система сполук HPMC/HPS має хорошу сумісність, а у складеній системі є велика кількість мезофаз. У проміжній фазі безперервна фаза диспергується у дисперсованій фазі у стані частинок.
4. Дисперсна фаза HPS в матриці HPMC показала подібну сферичну форму при різних концентраціях; HPMC показала нерегулярну морфологію в матриці HPS, а нерегулярність морфології зростала зі збільшенням концентрації.
5. Встановлено залежність між мікроструктурою, фазовим переходом, прозорістю та механічними властивостями композитної системи HPMC/HPS. a. Найнижча точка прозорості сполучної системи узгоджується з фазовою точкою переходу HPMC від безперервної фази до дисперсної фази та мінімальної точки зменшення модуля розтягування. b. Модуль Юнга та подовження при розриві зменшуються зі збільшенням концентрації розчину, що причинно пов'язане з морфологічною зміною HPMC від безперервної фази до дисперсної фази в сполуці.

Підсумовуючи, макроскопічні властивості композитної системи HPMC/HPS тісно пов'язані з її мікроскопічною морфологічною структурою, фазовим переходом, поділом фаз та іншими явищами, а властивості композитів можуть регулюватися контролем фазової структури та сумісності композитів система.

Розділ 5 Вплив ступеня заміни гідроксипропілу HPS на реологічні властивості сполучної системи HPMC/HPS

Добре відомо, що невеликі зміни в хімічній структурі крохмалю можуть призвести до різких змін у його реологічних властивостях. Тому хімічна модифікація пропонує можливість покращити та контролювати реологічні властивості продуктів на основі крохмалю [342]. У свою чергу, освоєння впливу хімічної структури крохмалю на її реологічні властивості може краще зрозуміти структурні властивості продуктів на основі крохмалю та створити основу для проектування модифікованих крохмалів з поліпшеними функціональними властивостями крохмалю [235]. Гідроксипропіл крохмаль - це професійний модифікований крохмаль, широко використовується в галузі їжі та медицини. Зазвичай його готують шляхом реакції ефірифікації нативного крохмалю з оксидом пропілену в лужних умовах. Гідроксипропіл - це гідрофільна група. Введення цих груп у молекулярний ланцюг крохмалю може розірвати або послабити внутрішньомолекулярні водневі зв’язки, що підтримують структуру гранул крохмалю. Тому фізико -хімічні властивості гідроксипропілу крохмалю пов'язані зі ступенем заміщення гідроксипропілових груп на його молекулярному ланцюзі [233, 235, 343, 344].

Багато досліджень досліджували вплив ступеня заміни гідроксипропілу на фізико -хімічні властивості гідроксипропілового крохмалю. Хан та ін. вивчав вплив гідроксипропілу воскового крохмалю та гідроксипропілу кукурудзяного крохмальця на структуру та характеристики ретроградації корейських клейових рисових тортів. Дослідження виявило, що гідроксипропіляція може знизити температуру желатинізації крохмалю та покращити здатність до водної здатності крохмалю. Продуктивність та значно гальмували явище старіння крохмалю в корейських клейових рисових тортах [345]. Каур та ін. вивчав вплив гідроксипропілу на фізико -хімічні властивості різних різновидів картопляного крохмалю, і виявив, що ступінь гідроксипропілу картопляного крохмалю змінювалася різними різновидами та його вплив на властивості крохмалю з великим розміром частинок; Реакція гідроксипропіляції викликає багато фрагментів і канавок на поверхні гранул крохмалю; Заміна гідроксипропілу може значно покращити властивості набряку, розчинність води та розчинність крохмалю в диметилсульфоксиді та покращити крохмаль прозорості пасти [346]. Lawal et al. вивчав вплив гідроксипропілу заміщення на властивості крохмалю солодкого картоплі. Дослідження показало, що після гідроксипропілу модифікації вільної набряку та розчинності води крохмалю були вдосконалені; Перекристалізація та ретроградування рідного крохмалю були пригнічені; Вдосконалено засвоюваність [347]. Schmitz et al. Підготовлений гідроксипропіл тапіока-крохмаль і виявив, що він має більш високу здатність до набряку та в'язкість, нижчий рівень старіння та більшу стабільність заморожування-відтавання [344].

Однак про існує кілька досліджень щодо реологічних властивостей гідроксипропілу крохмалю та впливу гідроксипропілу на реологічні властивості та гелеві властивості сполучних систем на основі крохмалю. Чун та ін. studied the rheology of low-concentration (5%) hydroxypropyl rice starch solution. Результати показали, що вплив гідроксипропілу модифікації на стаціонарну та динамічну в'язкопружність розчину крохмалю була пов'язана зі ступенем заміщення, і невелика кількість гідроксипропіл-пропітинової заміни може суттєво змінити реологічні властивості розчинів крохмалю; Коефіцієнт в'язкості розчинів крохмалю зменшується зі збільшенням ступеня заміщення, а температурна залежність його реологічних властивостей збільшується зі збільшенням ступеня заміни гідроксипропілу. Кількість зменшується зі збільшенням ступеня заміщення [342]. Лі та ін. вивчав вплив гідроксипропілу заміщення на фізичні властивості та реологічні властивості крохмалю солодкої картоплі, і результати показали, що здатність набряку та розчинність води крохмалю зростали зі збільшенням ступеня гідроксипропілу; Значення ентальпії зменшується зі збільшенням ступеня заміни гідроксипропілу; Коефіцієнт в'язкості, складна в'язкість, стрес, стрес, складна в'язкість та динамічний модуль розчину крохмалю, все зменшується зі збільшенням ступеня гідроксипропілу, індексу рідини та коефіцієнтом втрати, він збільшується зі ступенем гідроксипропілу; Міцність гелю крохмального клею зменшується, стабільність заморожування-відтавання збільшується, а ефект синерезу зменшується [235].

У цій главі було вивчено вплив ступеня заміни гідроксипропілу HPS на реологічні властивості та гелеві властивості HPMC/HPS холодної та гарячої гель -сполуки. Перехідна ситуація має велике значення для поглибленого розуміння взаємозв'язку між формуванням структури та реологічними властивостями. Крім того, механізм гелеутворення системи зворотного охолодження HPMC/HPS було попередньо обговорено, щоб забезпечити деякі теоретичні вказівки для інших подібних гелевих систем зворотного тепла.

5.1 Матеріали та обладнання

5.1.1 Основні експериментальні матеріали

5.1.2 Основні інструменти та обладнання

5.2 Експериментальний метод

5.2.1 Підготовка складних рішень

Були підготовлені 15% HPMC/HPS сполучні розчини з різними співвідношеннями сполук (100/0, 50/50, 0/100) та HPS з різними ступенями заміни гідроксипропілу (G80, A939, A1081). The preparation methods of A1081, A939, HPMC and their compound solutions are shown in 2.2.1. G80 та його сполучні розчини з HPMC желатинізуються шляхом перемішування в умовах 1500psi та 110 ° С в автоклаві, оскільки нативний крохмаль G80 високий амілоз (80%), а його желатина reached by the original water-bath gelatinization method [348].

5.2.2 Реологічні властивості сполучних розчинів HPMC/HP

5.2.2.1 Принцип реологічного аналізу

Те саме, що 2.2.2.1

5.2.2.2 Метод випробування режиму потоку

Були використані паралельна пластина з діаметром 60 мм, і відстань пластини був встановлений на 1 мм.

1. Існує метод випробування попереднього заліку та триступенева тиксотропія. Те саме, що 2.2.2.2.
2. Метод випробування потоку без попереднього зсуву та тиксотропного кільця тиксотропія. Температура випробування становить 25 ° C, a. Зсув із збільшенням швидкості, діапазон швидкості зсуву 0-1000 S-1, час зсуву 1 хв; b. Постійна стрижка, швидкість стрижки 1000 S-1, час зсуву 1 хв; в. Зниження швидкості швидкості, діапазон швидкості зсуву становить 1000-0S-1, а час зсуву-1 хв.

5.2.2.3 Метод тестування режиму коливань

Було використано паралельну пластину з діаметром 60 мм, і відстань пластини був встановлений на 1 мм.

1. Змінна деформація. Температура випробування 25 ° С, частота 1 Гц, деформація 0,01-100 %.
2. Температурне сканування. Частота 1 Гц, деформація 0,1 %, a. Процес нагріву, температура 5-85 ° С, швидкість нагрівання 2 ° С/хв; b. Процес охолодження, температура 85-5 ° С, швидкість охолодження 2 ° С/хв. Силіконове масляне ущільнення використовується навколо зразка, щоб уникнути втрати вологи під час тестування.
3. Частота. Варіація 0,1 %, частота 1-100 рад/с. Випробування проводили при 5 ° С і 85 ° С відповідно і врівноважували при температурі випробування протягом 5 хв до тестування.

Зв'язок між модулем зберігання G ′ та модулем втрати G ″ полімерного розчину та кутовою частотою ω відповідає закону про потужність:

де n 'і n ″-схили журналу g'-log ω і log ″ -log ω відповідно;

G0 'і G0 ″-це перехоплення log g'-log ω і log ″ -log ω відповідно.

5.2.3 Оптичний мікроскоп

5.2.3.1 Принцип інструменту

Те саме, що і 4.2.3.1

5.2.3.2 Метод тестування

3% 5: 5 HPMC/HPS сполук розчину виймали при різних температурах 25 ° С, 45 ° С і 85 ° С, опустили на скляну гірку, що зберігається при одній температурі, і кинув у тонку плівку. Розчин шару і висушено при одній температурі. Плівки забарвлювали 1% -ним розчином йоду, поміщали в поле світлого мікроскопа для спостереження та сфотографування.

5.3 Результати та обговорення

5.3.1 Аналіз в'язкості та схеми потоку

5.3.1.1 Метод випробування потоку без попереднього зсуву та тиксотропного кільця Тіксотропія

Використовуючи метод випробування потоку без попереднього швидкості та тиксотропного кільця тиксотропного методу, було вивчено в'язкість сполучного розчину HPMC/HPS з різним ступенем гідроксипропілу HPS. Результати показані на малюнку 5-1. З фігури видно, що в'язкість усіх зразків демонструє зменшення тенденції зі збільшенням швидкості зсуву під дією зсувної сили, показуючи певний ступінь явища стоншення зсуву. Більшість висококонцентраційних полімерних розчинів або розплавів зазнають сильного роз'єднання та молекулярної перестановки під зсувом, таким чином виявляючи поведінку псевдопластичної рідини [305, 349, 350]. Однак градуси витончення зсуву складних розчинів HPMC/HPS HPS з різними ступенями заміни гідроксипропілу різні.

Рис. 5-1 В'язкість проти швидкості зсуву розчину HPS/HPMC з різним ступенем гідропропілу HPS (без попередньої різниці, тверді та порожнисті символи мають зростаючу швидкість та процес зменшення швидкості відповідно)

З фігури видно, що ступінь в'язкості та витончення зсуву чистого зразка HPS вищі, ніж у складі з'єднання HPMC/HPS, тоді При низькій температурі значно вище, ніж у HPMC. Крім того, для сполучного розчину HPMC/HPS з однаковим співвідношенням сполуки в'язкість збільшується зі ступенем заміни гідроксипропілу HPS. Це може бути через те, що додавання гідроксипропілових груп у молекулах крохмалю порушує міжмолекулярні водневі зв’язки і, таким чином, призводить до розпаду гранул крохмалю. Гідроксипропіляція значно знизило явище проріджування зсуву крохмалю, і явище проріджування зсуву був найбільш очевидним. З безперервним збільшенням ступеня гідроксипропілу заміщення ступінь витончення зсуву HPS поступово зменшувалася.

Усі зразки мають тиксотропні кільця на кривій швидкості зсуву зсуву, що вказує на те, що всі зразки мають певний ступінь тиксотропії. Тіксотропна міцність представлена ​​розміром області тиксотропного кільця. Чим більше тиксотропного зразка [351]. Індекс потоку n та коефіцієнт в'язкості k вибіркового розчину можна обчислити Законом про потужність Ostwald-de Waele (див. Рівняння (2-1)).

Таблиця 5-1 Індекс поведінки потоку (N) та індекс консистенції рідини (К) під час збільшення швидкості та зменшення швидкості швидкості та області циклу тиксотропії розчину HPS/HPMC з різним ступенем гідропропілу HPS при 25 ° C

Table 5-1 shows the flow index n, viscosity coefficient K and thixotropic ring area of ​​HPMC/HPS compound solutions with different degrees of hydroxypropyl substitution HPS in the process of increasing shearing and decreasing shearing. It can be seen from the table that the flow index n of all samples is less than 1, indicating that all sample solutions are pseudoplastic fluids. For the HPMC/HPS compound system with the same HPS hydroxypropyl substitution degree, the flow index n increases with the increase of HPMC content, indicating that the addition of HPMC makes the compound solution exhibit stronger Newtonian fluid characteristics. However, with the increase of HPMC content, the viscosity coefficient K decreased continuously, indicating that the addition of HPMC reduced the viscosity of the compound solution, because the viscosity coefficient K was proportional to the viscosity. The n value and K value of pure HPS with different hydroxypropyl substitution degrees in the rising shear stage both decreased with the increase of hydroxypropyl substitution degree, indicating that hydroxypropylation modification can improve the pseudoplasticity of starch and reduce the Viscosity of starch solutions. On the contrary, the value of n increases with the increase of the substitution degree in the decreasing shear stage, indicating that the hydroxypropylation improves the Newtonian fluid behavior of the solution after high-speed shearing. The n value and K value of the HPMC/HPS compound system were affected by both HPS hydroxypropylation and HPMC, which were the result of their combined action. Compared with the increasing shearing stage, the n values ​​of all samples in the decreasing shearing stage became larger, while the K values ​​became smaller, indicating that the viscosity of the compound solution was reduced after high-speed shearing, and the Newtonian fluid behavior of the compound solution was enhanced. .

Площа тиксотропного кільця зменшувалася зі збільшенням вмісту HPMC, що вказує на те, що додавання HPMC зменшило тиксотропію сполучного розчину та покращило його стабільність. Для сполучного розчину HPMC/HPS з однаковим коефіцієнтом сполуки площа тиксотропного кільця зменшується зі збільшенням ступеня гідроксипропілу HPS, що вказує на те, що гідроксипропіляція, що вказує на стабільність HPS.

5.3.1.2 Метод стрижки з попереднім різанням та триступеневим тиксотропним методом

Рисд.

В'язкість нульової ноги (H0), індекс потоку (N) та коефіцієнт в'язкості (k), отриманий при встановленні, показані в таблиці 5-2. З таблиці ми можемо побачити, що для чистих зразків HPS значення N, отримані обома методами, збільшуються зі ступенем заміщення, що свідчить про те, що твердоподібна поведінка розчину крохмалю зменшується зі збільшенням ступеня заміщення. Зі збільшенням вмісту HPMC значення N показали тенденцію до зниження, що вказує на те, що HPMC знижує твердої поведінки розчину. Це показує, що якісні результати аналізу двох методів є послідовними.

Порівнюючи дані, отримані для одного і того ж зразка за різними методами випробувань, встановлено, що значення n, отриманого після попереднього різання, завжди більше, ніж отримане методом без попереднього різання, що вказує на те, що композитна система, отримана попереднім -Моточистовий метод є твердим подібним, поведінка нижча, ніж вимірюється методом без попереднього швидкості. Це пояснюється тим, що кінцевий результат, отриманий у тесті без попереднього зсуву, насправді є результатом комбінованої дії швидкості зсуву та часу зсуву, тоді час. Тому цей метод може більш точно визначити явище витончення зсуву та характеристики потоку сполучної системи.

З таблиці ми також можемо побачити, що для одного і того ж відношення сполук (5: 5) N значення системи сполуки близьке до 1, а попередньо зсувний N збільшується зі ступенем гідроксипропілу, вона показує, що HPMC є Безперервна фаза в складеній системі, і HPMC має більш сильне вплив на зразки крохмалю з низьким ступенем заміни гідроксипропілу, що відповідає результату, що значення N збільшується зі збільшенням ступеня заміщення без попереднього навпаки. Значення k сполучних систем з різним ступенем заміщення в двох методах схожі, і не існує особливо очевидної тенденції, тоді як в'язкість нульової підшивання демонструє чітку тенденцію вниз, оскільки в'язкість нульової підшивання не залежить від зсуву швидкість. Внутрішня в'язкість може точно відображати властивості самої речовини.

Рис. 5-3 Три інтервальна тиксотропія розчину суміші HPS/HPMC з різним ступенем гідропропілу HPS

Триступеневий тиксотропний метод був використаний для вивчення впливу різних ступенів гідроксипропілу заміни гідроксипропілу на тиксотропні властивості складної системи. З малюнка 5-3 видно, що на стадії низького зсуву в'язкість розчину зменшується зі збільшенням вмісту HPMC і зменшується зі збільшенням ступеня заміщення, що відповідає закону нульової в'язкості зсуву.

Ступінь структурного відновлення після різного часу на стадії відновлення виражається швидкістю відновлення в'язкості DSR, а метод розрахунку показаний у 2.3.2. З таблиці 5-2 видно, що за один і той же час відновлення DSR чистого HPS значно нижчий, ніж у чистому HPMC, що головним чином тому, що молекула HPMC є жорстким ланцюгом, а час його релаксації короткий, і короткий, і короткий, і Структуру можна відновити за короткий час. відновити. While HPS is a flexible chain, its relaxation time is long, and the structure recovery takes a long time. Зі збільшенням ступеня заміщення DSR чистого ВПС зменшується зі збільшенням ступеня заміщення, що свідчить про те, що гідроксипропіляція покращує гнучкість молекулярного ланцюга крохмалю та робить час релаксації HPS. DSR сполучного розчину нижчий, ніж у чистих HPS та чистих зразків HPMC, але зі збільшенням ступеня заміщення гідроксипропілу HP Збільшення гідроксипропілу HPS. It decreases with increasing degree of radical substitution, which is consistent with the results without pre-shearing.

Таблиця 5-2 нульовий зсув в'язкість (H0), індекс поведінки потоку (N), індекс консистенції рідини (K) під час збільшення швидкості та ступеня відновлення структури (DSR) після певного часу відновлення для розчину HPS/HPMC з різним гідропропілом substitution degree of HPS at 25 °C

Підсумовуючи це, стаціонарний тест без попереднього різання та тест тиксотропного кільця тиксотропія може якісно проаналізувати зразки з великими відмінностями щодо продуктивності, але для сполук з різними ступенями гідроксипропілу HPS з невеликими різницями в результаті досліджень розчину суперечать Реальні результати, оскільки вимірювані дані - це всебічні результати впливу швидкості зсуву та часу зсуву, і не можуть по -справжньому відображати вплив однієї змінної.

5.3.2 Лінійна в'язкопружна область

It is well known that for hydrogels, the storage modulus G′ is determined by the hardness, strength and number of the effective molecular chains, and the loss modulus G′′ is determined by the migration, motion and friction of small molecules and functional groups . It is determined by frictional energy consumption such as vibration and rotation. Existence sign of the intersection of storage modulus G′ and loss modulus G″ (ie. tan δ = 1). The transition from solution to gel is called the gel point. The storage modulus G′ and the loss modulus G″ are often used to study the gelation behavior, the formation rate and structural properties of the gel network structure [352]. They can also reflect the internal structure development and molecular structure during the formation of the gel network structure. interaction [353].

На малюнку 5-4 показані криві розгортання деформації сполук HPMC/HPS з різним ступенем гідроксипропілу HPS з частотою 1 Гц та діапазоном деформації 0,01%-100%. З рисунка видно, що в нижній області деформації (0,01–1%) всі зразки, крім HPMC, - g ′> g ″, що показує стан гелю. Для HPMC G 'знаходиться у всій формі, діапазон змінної завжди менше, ніж G », що вказує на те, що HPMC знаходиться в стані розчину. Крім того, залежність деформації в'язкопружності різних зразків різна. Для зразка G80 частотна залежність в'язкопружності є більш очевидною: коли деформація перевищує 0,3%, видно, що G 'поступово зменшується, що супроводжується значним збільшенням G ". збільшення, а також значне збільшення засмаги δ; і перетинаються, коли кількість деформації становить 1,7%, що вказує на те, що структура гелевої мережі G80 сильно пошкоджена після того, як кількість деформації перевищує 1,7%, і вона знаходиться в стані розчину.

Мал.

Рис. 5-5 Тан δ проти штаму для розчину суміші HPMC/HPS з різним ступенем гідропропілу HPS

Критерії визначення значення змінної деформації в наступних серіях тестів. Для сполучної системи HPMC/HPS з однаковим коефіцієнтом сполуки лінійна в'язкопружна область також звужується зі зменшенням ступеня HDSYPropyl заміщення HPS, але зменшення ефекту ступеня гідроксипропілу на лінійну в'язкопружну область не такий очевидний.

Для чистого ГПС більш високий ступінь гідроксипропілової заміщення може змістити як початкові, так і кінцеві температури утворення гелю, особливо початкову температуру, яка становить 61 ° C для G80, A939 та A1081 відповідно. , 62 °C and 54 °C. Крім того, для зразків HPMC/HPS з однаковим коефіцієнтом сполуки, оскільки ступінь заміщення збільшується, значення G 'та G ″ мають тенденцію до зменшення, що відповідає результатам попередніх досліджень [357, 358]. As the degree of substitution increases, the texture of the gel becomes soft. Therefore, the hydroxypropylation breaks the ordered structure of native starch and improves its hydrophilicity [343].

For the HPMC/HPS compound samples, both G′ and G″ decreased with the increase of the HPS hydroxypropyl substitution degree, which was consistent with the results of pure HPS. Більше того, з додаванням HPMC ступінь заміщення суттєво вплинув на g 'ефект з g ”стає менш вираженим.

The viscoelastic curves of all HPMC/HPS composite samples showed the same trend, which corresponded to HPS at low temperature and HPMC at high temperature. In other words, at low temperature, HPS dominates the viscoelastic properties of the compounded system, while at high temperature HPMC determines the viscoelastic properties of the compounded system. Цей результат в основному пояснюється HPMC. Зокрема, HPS - це холодний гель, який змінюється від стані гелю в стан розчину при нагріванні; Навпаки, HPMC - це гарячий гель, який поступово утворює гель зі збільшенням структури мережі температури. For the HPMC/HPS compound system, at low temperature, the gel properties of the compound system are mainly contributed by the HPS cold gel, and at high temperature, at warm temperatures, the gelation of HPMC dominates in the compound system.

Модуль композитної системи HPMC/HPS, як очікувалося, знаходиться між модулями чистого HPMC та чистими HPS. Moreover, the complex system exhibits G′ > G″ in the entire temperature scanning range, which indicates that both HPMC and HPS can form intermolecular hydrogen bonds with water molecules, respectively, and can also form intermolecular hydrogen bonds with each other. In addition, On the loss factor curve, all complex systems have a tan δ peak at about 45 °C, indicating that the continuous phase transition has occurred in the complex system. Цей фазовий перехід буде обговорений у наступному 5.3.6. continue the discussion.

5.3.4 Вплив температури на складку в'язкості

Розуміння впливу температури на реологічні властивості матеріалів є важливим через широкий діапазон температур, які можуть виникати під час переробки та зберігання [359, 360]. У діапазоні 5 ° С-85 ° С вплив температури на складну в'язкість сполучних розчинів HPMC/HPS з різним ступенем гідроксипропілу HPS показано на малюнку 5-7. З малюнка 5-7 (а) видно, що складна в'язкість чистого ВПС значно зменшується зі збільшенням температури; В'язкість чистого HPMC незначно зменшується від початкового до 45 ° С із збільшенням температури. покращити.

The viscosity curves of all compound samples showed similar trends with temperature, first decreasing with increasing temperature and then increasing with increasing temperature. Крім того, в'язкість складених зразків ближче до HPS при низькій температурі і ближче до HPMC при високій температурі. Цей результат також пов'язаний з своєрідною поведінкою гелеутворення як HPMC, так і 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]. За тим самим коефіцієнтом сполук, суміш в'язкості системи сполук зменшується зі збільшенням ступеня заміни гідроксипропілу HPS. Отже, введення гідроксипропільних груп у молекули крохмалю може призвести до розриву внутрішньомолекулярних водневих зв’язків у молекулах крохмалю.

Рис. 5-7 Складна в'язкість проти температури для сумішей HPS/HPMC з різним ступенем гідроппілу HPS

Вплив температури на складну в'язкість сполучної системи HPMC/HPS відповідає співвідношенню Арренія в певному діапазоні температури, а складна в'язкість має експоненціальну залежність з температурою. Рівняння Арренія таке:

Серед них η* - складна в'язкість, PA S;

A - постійна, Па;

T - абсолютна температура, k;

R - константа газу, 8.3144 j · моль - 1 · k - 1;

E - енергія активації, J · моль - 1.

Остачена за формулою (5-3), крива температури в'язкості сполучної системи може бути поділена на дві частини відповідно до піку Тан δ при 45 ° С; Система сполуки при 5 ° С-45 ° С та 45 ° С-85 ° Значення енергії активації E та постійна A, отримана шляхом встановлення в діапазоні С, показані в таблиці 5-3. Розраховані значення енергії активації E становлять між -174 кДж · моль -1 і 124 кДж · моль -1, а значення константи А - від 6,24 × 10–11 Па · с і 1,99 × 1028 ПА · с. У межах діапазону встановлених коефіцієнтів кореляції були вищими (R2 = 0,9071 –0,9892), за винятком зразка G80/HPMC. Зразок G80/HPMC має нижчий коефіцієнт кореляції (R2 = 0,4435) у температурному діапазоні 45 ° C - 85 ° C, що може бути пов'язано з суттєво більшою твердістю G80 та його більшою ваги порівняно з іншими швидкостями кристалізації HPS [ 362]. Ця властивість G80 робить більш імовірним формуванням неоднорідних сполук при складі HPMC.

У температурному діапазоні 5 ° C - 45 ° C значення E -зразка HPMC/HPS -зразка дещо нижче, ніж у чистого HPS, що може бути зумовлено взаємодією між HPS та HPMC. Зменшити температуру залежності в'язкості. The E value of pure HPMC is higher than that of the other samples. Енергії активації для всіх зразків, що містять крохмаль, були низькими позитивними значеннями, що свідчить про те, що при менших температурах зниження в'язкості з температурою було менш вираженим, а рецептури демонстрували текстуру, що нагадує крохмаль.

Однак у більш високому температурному діапазоні 45 ° C - 85 ° C значення E змінювалося якісно між чистими HPS та HPMC/HPS композитними зразками, а значення E чистого HPS становило 45,6 кДж · моль - 1 - в діапазоні 124 кДж · моль -1, значення E комплексу знаходяться в діапазоні -3,77 кДж · моль -1– -72,2 кДж · моль -1. Ця зміна демонструє сильний вплив HPMC на енергію активації складної системи, оскільки значення чистого HPMC становить -174 кДж моль -1. Значення E чистої HPMC та сполученої системи є негативними, що вказує на те, що при більш високих температурах в'язкість збільшується зі збільшенням температури, а сполука демонструє текстуру поведінки, подібної до HPMC.

На малюнках 5-8 показані криві розгортання частоти при 5 ° C HPMC/HPS сполукних розчинів HPS з різним ступенем гідроксипропілу. З фігури можна побачити, що чистий HPS виявляє типову суцільну поведінку (g ′> g ″), тоді як HPMC-це рідка поведінка (g ′ <g ″). Усі рецептури HPMC/HPS демонстрували суцільну поведінку. For most of the samples, both G′ and G″ increase with increasing frequency, indicating that the solid-like behavior of the material is strong.

Чисті HPMC демонструють чітку частотну залежність, яку важко побачити у чистих зразках HPS. Як і очікувалося, комплексна система HPMC/HPS демонструвала певну ступінь частотної залежності. Для всіх зразків, що містять HPS, N 'завжди нижчий, ніж N ″, а G ″ виявляє більш сильну частоту, ніж G', що вказує на те, що ці зразки є більш еластичними, ніж в'язкими [352, 359, 363]. Тому продуктивність складених зразків в основному визначається HPS, що в основному тому, що HPMC представляє менший стан розчину в'язкості при низькій температурі.

Таблиця 5-4 N ', N ″, G0' та G0 ″ для HPS/HPMC з різним ступенем гідропропілу HPS при 5 ° С, як визначено з рівняння. (5-1) and (5-2)

Рис.

На малюнках 5-9 показані криві частоти розгортання сполук HPMC/HPS HPS з різним ступенем гідроксипропілу заміщення при 85 ° С. Як видно з малюнка, всі інші зразки HPS, крім A1081, виявляли типову суцільну поведінку. Для A1081 значення g 'і g ”дуже близькі, а g' трохи менший, ніж G», що вказує на те, що A1081 поводиться як рідина.

Це може бути тому, що A1081-це холодний гель і зазнає переходу гелю до розчинення при високій температурі. З іншого боку, для зразків з однаковим коефіцієнтом сполук значень n ', n ″, g0' та g0 ″ (табл. 5-5) все зменшило як поведінка крохмалю при високій температурі (85 ° C). Зокрема, N 'і N ″ G80 близькі до 0, що демонструє міцну тверду поведінку; Навпаки, значення N 'та N ″ A1081 близькі до 1, що демонструє сильну поведінку рідини. Ці значення n 'і n ”узгоджуються з даними для g' і g". Крім того, як видно на рисунках 5-9, ступінь гідроксипропілу заміщення може значно покращити частоту залежності від ВПС при високій температурі.

Рис.

На малюнках 5-9 показані, що HPMC виявляє типову твердої поведінки (G ′> G ″) при 85 ° C, що в основному пояснюється його властивостями термогелю. Крім того, G 'та G ″ HPMC змінюються залежно від частоти, збільшення не змінилося сильно, що свідчить про те, що він не має чіткої частотної залежності.

Таблиця 5-5 N ', N ″, G0' та G0 ″ для HPS/HPMC з різною гідропропіловою заміною HPS при 85 ° С, як визначено з рівняння. (5-1) and (5-2)

З фігури також можна побачити, що при низькій температурі (25 ° C) деякі частини темної дисперсної фази HPS демонструють певний ступінь яскравого кольору, що може бути через те, що частина фази HPMC існує у фазі HPS у form of a dispersed phase. middle. Випадково при високій температурі (85 ° C) деякі невеликі темні частинки розподіляються у дисперсованій фазі HPMC яскраво-кольору, і ці невеликі темні частинки є безперервною фазою HPS. Ці спостереження свідчать про те, що певна ступінь мезофази існує в сполуковій системі HPMC-HPS, таким чином, також вказує на те, що HPMC має певну сумісність з ГПС.

Зі збільшенням ступеня гідроксипропілу заміщення в розчині HPS є більш розтягнуті спіральні фрагменти, які можуть утворювати більше міжмолекулярних водневих зв’язків з молекулярним ланцюгом HPMC на межі двох фаз, утворюючи таким чином більш рівномірну структуру. Крім того, гідроксипропіляція знижує в'язкість крохмалю, що зменшує різницю в'язкості між HPMC та HPS у рецептурі. Тому точка фазового переходу в комплексній системі HPMC/HPS зміщується на низьку температуру зі збільшенням ступеня заміни гідроксипропілу HPS. Це може бути підтверджено різкою зміною в'язкості з температурою відновлених зразків у 5.3.4.

1. При кімнатній температурі в'язкість та витончення зсуву сполучного розчину HPMC/HPS зменшилися зі збільшенням ступеня заміни гідроксипропілу HPS. Це головним чином тому, що введення гідроксипропілу в молекулу крохмалю руйнує її внутрішньомолекулярну структуру водневої зв'язку та покращує гідрофільність крохмалю.
5. У цій гель-системі холодного гелю HPMC та HPS можуть утворювати безперервні фази при низьких та високих температурах відповідно. This phase structure change can significantly affect the complex viscosity, viscoelastic properties, frequency dependence and gel properties of the complex gel.
6. Як дисперсні фази, HPMC та HPS можуть визначати реологічні властивості та гелеві властивості сполучних систем HPMC/HPS при високих та низьких температурах відповідно. В'язкопружні криві композитних зразків HPMC/HPS відповідали HPS при низькій температурі та HPMC при високій температурі.
9. Була встановлена ​​взаємозв'язок між мікроструктурою, реологічними властивостями та гелевими властивостями композитної системи HPMC/HPS. Both the abrupt change in the viscosity curve of the compounded system and the tan δ peak in the loss factor curve appear at 45 °C, which is consistent with the co-continuous phase phenomenon observed in the micrograph (at 45 °C).

6.2 Експериментальний метод

6.2.1 Підготовка композитних мембран HPMC/HP

Загальна концентрація сполучного розчину становить 8% (мас./Млн. Композитна плівка HPMC/HPS була підготовлена ​​методом кастингу. Для конкретного методу підготовки див. 3.2.1.

6.2.2 Мікродоменна структура композитних мембран HPMC/HPS з різними ступенями гідроксипропілу HPS

6.2.2.1 Принцип мікроструктури аналізу синхротронного випромінювання малого рентгенівського розсіювання

Маленький рентгенівський розсіювання ангела (SAXS) відноситься до явища розсіювання, викликаного рентгенівським променем, що опромінює зразок, що випробовує в невеликому куті, близькому до рентгенівського променя. Виходячи з нанорозмірної різниці електронної щільності між розсіючем та навколишнім середовищем, невелике кутове розсіювання рентгенівських променів зазвичай використовується у дослідженні твердих, колоїдних та рідких полімерних матеріалів у діапазоні нанорозмірних. Порівняно з ширококутною рентгенівською дифракційною технологією, SAXS може отримувати структурну інформацію в більш масштабах, яка може бути використана для аналізу конформації полімерних молекулярних ланцюгів, тривалих структур та фазової структури та фазового розподілу полімерних комплексних систем . Синхротронне рентгенівське джерело світла-це новий тип високоефективного джерела світла, який має переваги високої чистоти, високої поляризації, вузького імпульсу, високої яскравості та високої колімації, щоб він міг швидше отримати нанорозмірну структурну інформацію про матеріали і точно. Аналіз спектру SAXS вимірюваної речовини може якісно отримати рівномірність щільності хмари електронів, рівномірність однофазної щільності хмари (позитивне відхилення від порода або теореми Дебі) та чіткість двофазного інтерфейсу (негативне відхилення від Порда або теорема Дебі). ), Самоподібність розсіювача (будь то фрактальні особливості), дисперсність розсіювача (монодисперсність або полідисперсність, що визначається Гвініє) та інша інформація, та розсіюючий фрактальний розмір, радіус гірації та середній рівень повторюваних одиниць можна кількісно отримувати. Товщина, середній розмір, об'ємна частка розсіювача, питома площа поверхні та інші параметри.

6.2.2.2 Метод тестування

У Австралійському центрі випромінювання синхротрона (Клейтон, Вікторія, Австралія), було використано джерело випромінювання синхротронного випромінювання у світі (Flux 1013, довжина хвилі 1.47 Å) використовувались для визначення структури мікро домаї фільм. Двовимірну схему розсіювання пробного зразка був зібраний детектором Pilatus 1M (169 × 172 мкм, розміром пікселів 172 × 172 мкм), а вимірюваний зразок знаходився в діапазоні 0,015 <q <0,15 Å-1 ( Q-вектор розсіювання) Внутрішня одновимірна крива розсіювання рентгенівських променів отримується з двовимірного схеми розсіювання за допомогою програмного забезпечення Scatterbrain, а вектор розсіювання Q та кут розсіювання 2 перетворюються на формулу I /,,,, Де знаходиться рентгенівська довжина хвилі. Всі дані були попередньо нормалізовані перед аналізом даних.

6.2.3 Термогравіметричний аналіз композиційних мембран HPMC/HPS з різним ступенем гідроксипропілу HP

6.2.3.1 Принцип термогравіметричного аналізу

Те саме, що 3.2.5.1

6.2.3.2 Метод тестування

Див. 3.2.5.2

6.2.4 Властивості на розрив композитних плівок HPMC/HPS з різним ступенем гідроксипропілу HP

6.2.4.1 Принцип аналізу властивостей на розтяг

Те саме, що 3.2.6.1

6.2.4.2 Метод тестування

Див. 3.2.6.2

Використовуючи стандарт ISO37, його розрізають у гантелі у формі гантелі, загальною довжиною 35 мм, відстань між маркувальними лініями 12 мм і шириною 2 мм. Усі тестові зразки були врівноважені при 75% вологості більше 3 д.

6.2.5 Проникність кисню композитних мембран HPMC/HPS з різним ступенем гідроксипропілу HP

6.2.5.1 Принцип аналізу проникності кисню

Те саме, що 3.2.7.1

6.2.5.2 метод тестування

Див. 3.2.7.2

6.3 Результати та обговорення

6.3.1 Аналіз кристалічної структури композитних плівок HPMC/HPS з різним ступенем заміни гідроксипропілу HPS HPS

На малюнку 6-1 показані спектри розсіювання рентгенівських розсіювання невеликого кута композитних плівок HPMC/HPS з різним ступенем гідроксипропілу HPS. З фігури видно, що у відносно масштабному діапазоні Q> 0,3 Å (2θ> 40) очевидні характеристичні піки з’являються у всіх зразках мембрани. Зі рентгенівського розсіювання чистої компонентної плівки (рис. 6-1А) чистий HPMC має сильний характер рентгенівського розсіювання на 0,569 Å, що вказує на те, що HPMC має пік рентгенівського розсіювання в ширококутному область 7,70 (2θ> 50). Кристалічні характерні піки, що вказує на те, що HPMC має тут певну кристалічну структуру. Як чисті зразки плівки крохмалю A939, так і A1081 демонстрували чіткий пік рентгенівського розсіювання на рівні 0,397 Å, що вказує на те, що HPS має кристалічний характерний пік у ширококутній області 5.30, що відповідає кристалічному піку крохмалю B. З фігури чітко видно, що A939 з низькою гідроксипропіловою заміною має більшу площу піку, ніж A1081 з високою заміною. Це головним чином тому, що введення гідроксипропілу в молекулярний ланцюг крохмалю розбиває початкову впорядковану структуру молекул крохмалю, збільшує труднощі перестановки та зшивання між молекулярними ланцюгами крохмалю та зменшує ступінь перекристалізації крохмалю. Зі збільшенням ступеня заміщення гідроксипропільної групи інгібуючий ефект гідроксипропілу на перекристалізацію крохмалю є більш очевидним.

Це видно з дрібнокутних спектрів рентгенівських розсіювання композитних зразків (рис. 6-1В), що композитні плівки HPMC-HPS-все це показали очевидні характерні піки на рівні 0,569 Å і 0,397 Å, що відповідає кристалам 7,70 HPMC Crystal Характерні вершини відповідно. Пічна площа кристалізації HPS композитної плівки HPMC/A939 значно більша, ніж у складеної композитної плівки HPMC/A1081. Перестановка пригнічується, що узгоджується з варіацією площі піку кристалізації HPS зі ступенем гідроксипропілу в чистому компонентному плівках. The crystalline peak area corresponding to HPMC at 7.70 for the composite membranes with different degrees of HPS hydroxypropyl substitution did not change much. Порівняно з спектром чистих зразків компонентів (рис. 5-1a), області піків кристалізації HPMC та піки кристалізації HPS композитних зразків зменшували інша група. Явище перекристалізації матеріалу розділення фільму відіграє певну інгібіторну роль.

Рис. 6-1 Спектри SAXS-спектрів HPMC/HPS суміші плівки з різними ступенем HPS-підпорядкування гідроксипропілу HPS

На закінчення, збільшення ступеня заміщення гідроксипропілу HPS та сполука двох компонентів можуть інгібувати явище перекристалізації композитної мембрани HPMC/HPS певною мірою. Збільшення ступеня гідроксипропілу заміни ГПС в основному інгібує перекристалізацію ВП в композитній мембрані, тоді як двокомпонентна сполука відіграла певну інгібіторну роль у перекристалізації HPS та HPMC у композиційній мембрані.

6.3.2 Аналіз фрактальної структури самоподібної форми композитних мембран HPMC/HP

Середня довжина ланцюга (r) полісахаридних молекул, таких як молекули крохмалю та молекули целюлози, знаходиться в діапазоні 1000-1500 нм, а Q знаходиться в діапазоні 0,01-0,1 Å-1, з QR >> 1. Відповідно до Формула Порода, зразки плівки полісахариду видно залежність між невеликим кутом інтенсивністю рентгенівського розсіювання та кутом розсіювання::

Серед цього я (Q) я малокутна інтенсивність рентгенівського розсіювання;

Q - кут розсіювання;

α - нахил порода.

Пордовий нахил α пов'язаний з фрактальною структурою. Якщо α <3, це вказує на те, що структура матеріалу відносно пухка, поверхня розсіювача є гладкою, і це масовий фрактал, і його фрактальний розмір d = α; Якщо 3 <α <4, це вказує на те, що структура матеріалу щільна, а розсіювач - поверхня шорстка, що є поверхневим фрактальним, а його фрактальний розмір d = 6 - α.

На малюнку 6-2 показані графіки LNI (Q) -lnq композитних мембран HPMC/HPS з різним ступенем гідроксипропілу HPS. З фігури видно, що всі зразки представляють самодіодну фрактальну структуру в певному діапазоні, а нахил порода α менше 3, що вказує на те, що композитна плівка представляє масовий фрактал, а поверхня композитної плівки є відносно гладкий. Масові фрактальні розміри композиційних мембран HPMC/HPS з різним ступенем гідроксипропілу HPS, показані в таблиці 6-1.

У таблиці 6-1 показано фрактальний вимір композитних мембран HPMC/HPS з різним ступенем заміни гідроксипропілу HPS. З таблиці видно, що для чистих зразків HPS фрактальний розмір A939, заміщений низьким гідроксипропілом Щільність самоподібної структури значно знижується. Це пояснюється тим, що впровадження гідроксипропілових груп на крохмальній молекулярній ланцюзі значно перешкоджає взаємному зв'язку сегментів HPS, що призводить до зниження щільності самоподібної структури у плівці. Гідрофільні гідроксипропілі можуть утворювати міжмолекулярні водневі зв’язки з молекулами води, зменшуючи взаємодію між молекулярними сегментами; Більші гідроксипропілі-групи обмежують рекомбінацію та зшивання між молекулярними сегментами крохмалю, тому зі збільшенням ступеня гідроксипропілу, HPS утворює більш вільну самодіодну структуру.

For the HPMC/A939 compound system, the fractal dimension of HPS is higher than that of HPMC, which is because the starch recrystallizes, and a more ordered structure is formed between the molecular chains, which leads to the self-similar structure in the membrane . Висока щільність. 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. На відміну від цього, у складі суміжної системи HPMC/A1081 фрактальний розмір HPS значно нижчий, ніж у HPMC. Це пояснюється тим, що введення гідроксипропілових груп у молекули крохмалю значно інгібує перекристалізацію крохмалю. Самоподібна структура в деревині більш летяча. У той же час, фрактальний вимір складеного зразка HPMC/A1081 вищий, ніж у чистої HPS, що також значно відрізняється від сполучної системи HPMC/A939. Самоподібна структура, ланцюгові молекули HPMC можуть потрапити в порожнину її пухкої структури, тим самим покращуючи щільність самоподібної структури HPS, що також вказує на те, що HPS з високою гідроксипропіловою заміною може утворювати більш рівномірний комплекс після складання з HPMC. інгредієнти. З даних реологічних властивостей видно, що гідроксипропіляція може зменшити в'язкість крохмалю, тому під час процесу сполуки різниця в'язкості між двома компонентами в системі сполук зменшується, що сприятливіше для утворення однорідної з'єднання.

Рис. 6-2 LNI (Q) -LNQ Шаблони та його придатні криві для плівок HPMC/HPS з різними ступенем HPS HydroxyPropyl of HPS

Таблиця 6-1 Параметри фрактальної структури плівки суміші HPS/HPMC з різними ступенем HPS-гідроксипропілу HPS

Для композитних мембран з однаковим коефіцієнтом сполуки фрактальний вимір також зменшується зі збільшенням ступеня заміщення гідроксипропільної групи. Введення гідроксипропілу в молекулу HPS може зменшити взаємне з'єднання полімерних сегментів у складеній системі, тим самим зменшуючи щільність композитної мембрани; HPS з високою гідроксипропіловою заміною має кращу сумісність з HPMC, простіше утворювати рівномірну та щільну сполуку. Отже, щільність самодіодної структури в композитній мембрані зменшується зі збільшенням ступеня заміщення ГПС, що є результатом суглоба впливу ступеня заміщення гідроксипропілу та сумісності двох компонентів у композиції система.

6.3.3 Аналіз термічної стійкості композитних плівок HPMC/HPS з різними ступенями заміни гідроксипропілу HPS

Термогравіметричний аналізатор був використаний для перевірки термічної стійкості HPMC/HPS їстівних композитних плівок з різним ступенем гідроксипропілу. На малюнку 6-3 показана термогравіметрична крива (TGA) та її крива швидкості схуднення (DTG) композитних плівок з різним ступенем HPS Hydroxypropyl заміщення. З кривої TGA на рисунку 6-3 (а) видно, що зразки композитної мембрани з різними градусами заміни гідроксипропілу HPS. Існує два очевидних етапів термогравіметричних змін зі збільшенням температури. 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. Існує велика фаза схуднення при 300 ~ 450 ° C, що є реальною фазою термічної деградації, в основному спричиненою термічною деградації HPMC та HPS. З фігури також можна побачити, що криві втрати ваги HPS з різним ступенем гідроксипропілу заміщення схожі і суттєво відрізняються від HPMC. Між двома типами кривих схуднення для чистого HPMC та чистими зразками HPS.

З кривих DTG на малюнку 6-3 (b) видно, що температури термічної деградації чистого ВПС з різним ступенем гідроксипропілу заміщення дуже близькі, а пікові температури теплової деградації A939 та A081-310 ° C і 305 ° С відповідно температура пікової деградації чистого зразка HPMC значно вища, ніж у HPS, а його пікова температура - 365 ° С; Композитна плівка HPMC/HPS має два піки теплової деградації на кривій DTG, що відповідає термічній деградації HPS та HPMC відповідно. Характерні піки, які вказують на те, що в композитній системі існує певний ступінь розділення фаз із складеним співвідношенням 5: 5, що відповідає результатам термічної деградації композитної плівки з композитним співвідношенням 5: 5 у главі 3 Пікові температури термічної деградації зразків композитної плівки HPMC/A939 були відповідно 302 ° C та 363 ° C; Пікові температури термічної деградації зразків композитної плівки HPMC/A1081 були відповідно 306 ° C та 363 ° C. The peak temperatures of the composite film samples were shifted to lower temperatures than the pure component samples, which indicated that the thermal stability of the composite samples was reduced. Для зразків з тим самим коефіцієнтом сполуки температура піка теплової деградації знижувалася зі збільшенням ступеня заміни гідроксипропілу, що вказує на те, що термічна стійкість композитної плівки знижувалася зі збільшенням ступеня гідроксипропілу. Це пояснюється тим, що введення гідроксипропілів у молекули крохмалю зменшує взаємодію між молекулярними сегментами та інгібує впорядковану перестановку молекул. Це узгоджується з результатами того, що щільність самоподібних структур зменшується зі збільшенням ступеня гідроксипропілу.

Рис. 6-3 Криві TGA (A) та їх похідні (DTG) криві (B) HPMC/HPS сумішують плівки з різними ступенем гідроксипропілу HPS

6.3.4 Аналіз механічних властивостей композитних мембран HPMC/HP

Риск.

Властивості на розтяг композитних плівок HPMC/HPS з різними градусами гідроксипропілу HPS тестували за допомогою аналізатора механічної властивості при 25 ° С та 75% відносної вологості. На малюнках 6-5 показані модуль пружності (A), подовження при розриві (B) та міцності на розрив (C) композитних плівок з різним ступенем гідроксипропілу HPS. З фігури видно, що для сполучної системи HPMC/A1081 із збільшенням вмісту HPS модуль пружності та міцність на розрив композитної плівки поступово зменшувалося, а подовження при розриві значно збільшувалося, що відповідало 3,3. 5 середньої та високої вологості. Результати композитних мембран з різними співвідношеннями сполук були послідовними.

Для чистих мембран HPS як модуль пружності, так і міцність на розрив збільшувався зі зменшенням ступеня гідроксипропілу HPS, що дозволяє припустити, що гідроксипропіляція зменшує жорсткість композитної мембрани та підвищує його гнучкість. Це головним чином тому, що зі збільшенням ступеня гідроксипропілу заміщення гідрофільність ГПС збільшується, а мембранна структура стає все більш плавною, що відповідає результатом, що фрактальний вимір зменшується зі збільшенням ступеня заміщення в малому куті x- Тест розсіювання променів. Однак подовження при розриві зменшується зі зменшенням ступеня заміщення гідроксипропілу HPS, що головним чином є тому, що введення гідроксипропілу в молекулу крохмалю може інгібувати перекристалізацію крохмалю. Результати узгоджуються зі збільшенням та зменшенням.

Для композитної мембрани HPMC/HPS з однаковим співвідношенням сполуки модуль пружності мембранного матеріалу збільшується зі зменшенням ступеня заміни гідроксипропілу HPS та міцністю на розрив і подовження при розриві, обидва зменшуються зі зниженням ступеня заміщення. Варто зазначити, що механічні властивості композитних мембран повністю змінюються залежно від коефіцієнта сполуки з різним ступенем гідроксипропілу HPS. Це головним чином через те, що на механічні властивості композитної мембрани впливають не лише ступінь заміщення HPS на структуру мембрани, але й сумісність між компонентами складеної системи. В'язкість HPS зменшується зі збільшенням ступеня заміни гідроксипропілу, більш сприятливо утворювати рівномірну сполуку шляхом складання.

6.3.5 Аналіз проникності кисню композитних мембран HPMC/HP

Окислення, спричинене киснем, є початковою стадією в багатьох способах спричинення псування їжі, тому їстівні композитні плівки з певними властивостями кисневого бар'єру можуть покращити якість їжі та тривати термін зберігання їжі [108, 364]. Отже, вимірювали швидкість передачі кисню композитних мембран HPMC/HPS з різними ступенями гідроксипропілу HPS гідроксипропілу, а результати показані на малюнку 5-6. З фігури видно, що проникність кисню всіх чистих мембран HPS значно нижча, ніж у чистих мембран HPMC, що вказує на те, що мембрани HPS мають кращі властивості кисневого бар'єру, ніж мембрани HPMC, що відповідає попереднім результатам. Для чистих мембран HPS з різним ступенем гідроксипропілу заміщення швидкість передачі кисню збільшується зі збільшенням ступеня заміщення, що вказує на те, що площа, де кисень пронизується в мембранному матеріалі. Це узгоджується з мікроструктурним аналізом невеликого кутового рентгенівського розсіювання, що структура мембрани стає вільнішою зі збільшенням ступеня гідроксипропілу, тому канал проникнення кисню в мембрані стає більшим, а кисень у мембрані Прогнозується у міру збільшення площі, швидкість передачі кисню також поступово збільшується.

Риси.

Для композитних мембран з різними ступенями гідроксипропілу ГПС швидкість передачі кисню зменшується зі збільшенням ступеня заміни гідроксипропілу. Це головним чином тому, що в системі сполучення 5: 5 HPS існує у вигляді дисперсної фази в безперервній фазі HPMC з низькою вібстрикою, а в'язкість HPS зменшується зі збільшенням ступеня гідроксипропілу. Чим менша різниця в'язкості, тим більш сприятлива до утворення однорідної сполуки, тим більше покрутаючі канал проникнення кисню в мембранному матеріалі і тим менша швидкість передачі кисню.

6.4 Підсумок глави

У цій главі їстівні композитні плівки HPMC/HPS готували шляхом лиття HPS та HPMC з різним ступенем гідроксипропілу та додавання поліетиленгліколю як пластифікатора. Вплив різних ступенів гідроксипропілу HPS на кристалічну структуру та мікродоменну структуру композитної мембрани вивчали за допомогою синхротронного випромінювання малокутної рентгенівської технології. Вплив різних ступенів гідроксипропілу HPS на термостійкість, механічні властивості та проникність кисню композитних мембран та їх закони вивчалися термогравіметричним аналізатором, тестером механічної властивості та тестером проникності кисню. Основні висновки такі:

1. Композитна мембрана HPMC/HPS з тим самим коефіцієнтом сполуки зі збільшенням ступеня заміни гідроксипропілу, площа піка кристалізації, що відповідає HPS при 5,30, зменшується, тоді Гідроксипропіляція крохмалю може інгібувати перекристалізацію крохмалю в композитній плівці.
2. Порівняно з чистими компонентними мембранами HPMC та HPS, пікові області кристалізації HPS (5.30) та HPMC (7.70) композитних мембран зменшуються, що вказує на те, що через поєднання двох, як HPMC, так і HPS можуть бути ефективними в композитні мембрани. Перекристалізація іншого компонента відіграє певну інгібіторну роль.
3. Усі композитні мембрани HPMC/HPS показали самоподібну структуру фрактальної маси. Для композитних мембран з однаковим співвідношенням сполуки щільність мембранного матеріалу значно знизилася зі збільшенням ступеня заміни гідроксипропілу; Низька HPS гідроксипропіл заміна щільність композитного мембранного матеріалу значно нижча, ніж щільна компонентна матеріал, тоді В основному тому, що на щільність композитного мембранного матеріалу впливає одночасно. Вплив гідроксипропіляції HPS на зменшення зв'язування сегмента полімерів та сумісність між двома компонентами складної системи.
4. Гідроксипропіляція HPS може знизити термічну стабільність композиційних плівок HPMC/HPS, а температура пікової температури термічної деградації зміщується до області низької температури зі збільшенням ступеня гідроксипропілу, яка є через те, що гідроксипропілова група в молекулах крохи. Вступ зменшує взаємодію між молекулярними сегментами та інгібує впорядковану перестановку молекул.
5. Модуль пружності та міцність на розрив чистої мембрани HPS знижувалася зі збільшенням ступеня заміни гідроксипропілу HPS, тоді як подовження при розриві збільшувалося. Це головним чином тому, що гідроксипропіляція інгібує перекристалізацію крохмалю і робить композитну плівку, що утворює слабкішу структуру.
6. Модуль пружності композитної плівки HPMC/HPS зменшився зі збільшенням ступеня заміни гідроксипропілу HPS, але міцність на розрив і подовження при розриві збільшувалася, оскільки механічні властивості композитної плівки не впливали на ступінь гідроксипропілу HPS. На додаток до впливу, на нього також впливає сумісність двох компонентів складової системи.
7. Проникність кисню чистої ГП збільшується зі збільшенням ступеня гідроксипропілу заміщення, оскільки гідроксипропіляція знижує щільність аморфної області ГПС і збільшує область проникнення кисню в мембрані; Композитна мембрана HPMC/HPS Проникність кисню зменшується зі збільшенням ступеня гідроксипропілу заміни, що в основному є тому, що гіпергідроксипропільована HPS має кращу сумісність з HPMC, що призводить до підвищеної спнійлості каналу проникнення кисню в композитній мембрані. Зниження проникності кисню.

Наведені вище експериментальні результати показують, що макроскопічні властивості, такі як механічні властивості, термічна стабільність та проникність кисню композитних мембран HPMC/HPS, тісно пов'язані з їх внутрішньою кристалічною структурою та аморфною структурою області, на які не лише гідроксипропіл також за комплексом. Вплив двокомпонентної сумісності лігандних систем.

Висновок та світогляд

1. Висновок

У цій роботі складаються тепловий гелевий HPMC та HOLD GEL HPS, і побудована система HPMC/HPS холодної та гарячої зворотної гель -сполуки. Концентрація розчину, коефіцієнт сполуки та вплив зсуву на складову систему систематично вивчають вплив реологічних властивостей, таких як в'язкість, індекс потоку та тиксотропію, поєднані з механічними властивостями, динамічними термомеханічними властивостями, проникністю кисню, властивостями передачі світла та термічною стабільністю кисень Композитні фільми, підготовлені методом лиття. Комплексні властивості та фарбування вин йоду Сумісність, фазовий перехід та фазова морфологія композитної системи вивчали за допомогою оптичної мікроскопії, а залежність між мікроструктурою та макроскопічними властивостями HPMC/HPS. Для контролю властивостей композитів шляхом контролю фазової структури та сумісності композитної системи HPMC/HPS відповідно до залежності між макроскопічними властивостями та мікроморфологічною структурою композитної системи HPMC/HPS. Вивчаючи вплив хімічно модифікованих ВП з ​​різним ступенем на реологічні властивості, гелеві властивості, мікроструктуру та макроскопічні властивості мембран, залежність між мікроструктурою та макроскопічними властивостями HPMC/HPS та гарячою оборотною гелевою системою. Взаємозв'язок між ними та фізична модель була встановлена ​​для уточнення механізму гелевації та його впливає на фактори та закони холодного та гарячого гелю в складеній системі. Відповідні дослідження зробили наступні висновки.

1. Зміна сполучного співвідношення сполучної системи HPMC/HPS може значно покращити реологічні властивості, такі як в'язкість, плинність та тиксотропія HPMC при низькій температурі. The relationship between the rheological properties and the microstructure of the compound system was further studied. Конкретні результати такі:

(1) При низькій температурі складна система є безперервною фазовою фазовою фазовою структурою «морського острова», а безперервний фазовий перехід відбувається при 4: 6 зі зменшенням співвідношення сполуки HPMC/HPS. Коли коефіцієнт сполуки високий (більше вмісту HPMC), HPMC з низькою в'язкістю є безперервною фазою, а HPS - дисперсована фаза. Для комбінованої системи HPMC/HPS, коли компонент низької тривалості є безперервною фазою, а компонент високої віцисткості-безперервна фаза, внесок безперервної фазової в'язкості до в'язкості складової системи суттєво відрізняється. Коли HPMC з низькою в'язкістю є безперервною фазою, в'язкість сполучної системи в основному відображає внесок в'язкості безперервної фази; Коли HPS з високою тривальністю є безперервною фазою, HPMC як дисперсна фаза зменшить в'язкість HPS високої вікоздатності. ефект. Зі збільшенням вмісту HPS та концентрації розчину в складовій системі явище в'язкості та зсуву витончення сполуки поступово збільшувалася, плинність зменшувалася, а тверда поведінка сполучної системи була посилена. В'язкість та тиксотропія HPMC збалансовуються рецептурою з ГПС.

(2) Для системи складання 5: 5 HPMC та HPS можуть утворювати безперервні фази при низьких та високих температурах відповідно. Ця зміна фазової структури може суттєво вплинути на складну в'язкість, в'язкопружні властивості, частотну залежність та гелеві властивості складного гелю. Як дисперсні фази, HPMC та HPS можуть визначати реологічні властивості та гелеві властивості сполучних систем HPMC/HPS при високих та низьких температурах відповідно. В'язкопружні криві композитних зразків HPMC/HPS відповідали HPS при низькій температурі та HPMC при високій температурі.

(3) Встановлено залежність між мікроструктурою, реологічними властивостями та гелевими властивостями композитної системи HPMC/HPS. Як різка зміна кривої в'язкості складеної системи, так і піка дельти Тан в кривій коефіцієнта втрат з'являються при 45 ° С, що відповідає явищу безперервного фази, що спостерігається в мікрофотографії (при 45 ° С).

1. Вивчаючи мікроструктуру та механічні властивості, динамічні термомеханічні властивості, пропускання світла, проникність кисню та теплову стабільність композитних мембран, підготовлених під різними співвідношеннями сполук та концентраціями розчину, у поєднанні з іродиною оптичною мікроскопією, досліджують фазову морфологію, фазову перехід та комісію було досліджено комплекси, і було встановлено взаємозв'язок між мікроструктурою та макроскопічними властивостями комплексів. Конкретні результати такі:

(1) Не існує очевидного двофазного інтерфейсу в SEM-зображень композитних плівок з різними співвідношеннями сполук. Більшість композитних плівок мають лише одну точку переходу скла в результатах DMA, і більшість композитних плівок мають лише один пік теплової деградації в кривій DTG. Вони разом вказують на те, що HPMC має певну сумісність з HPS.

(2) Відносна вологість суттєво впливає на механічні властивості композиційних плівок HPMC/HPS, а ступінь його ефекту збільшується зі збільшенням вмісту HPS. При нижчій відносній вологості як модуль пружності, так і міцність на розрив композитних плівок збільшувались із збільшенням вмісту HPS, а подовження при розриві композиційних плівок було значно нижчим, ніж у чистих компонентних плівок. Зі збільшенням відносної вологості модуль пружності та міцність на розрив композитної плівки знижували відносна вологість. Механічні властивості композиційних мембран з різними співвідношеннями сполук показують перехрестя в різних умовах відносної вологості, що забезпечує можливість оптимізації продуктивності продукту відповідно до різних вимог до застосування.

(3) Встановлено залежність між мікроструктурою, фазовим переходом, прозорістю та механічними властивостями композитної системи HPMC/HPS. a. Найнижча точка прозорості сполучної системи узгоджується з фазовою точкою переходу HPMC від безперервної фази до дисперсної фази та мінімальної точки зменшення модуля розтягування. b. Модуль Юнга та подовження при розриві зменшуються зі збільшенням концентрації розчину, що причинно пов'язане з морфологічною зміною HPMC від безперервної фази до дисперсної фази в сполуці.

(4) Додавання HPS збільшує подяжість каналу проникнення кисню в композитній мембрані, значно знижує проникність кисню мембрани та покращує ефективність кисневого бар'єру мембрани HPMC.

1. Вплив хімічної модифікації HPS на реологічні властивості композитної системи та комплексні властивості композитної мембрани, такі як кристалічна структура, аморфна структура області, механічні властивості, проникність кисню та термічна стійкість. Конкретні результати такі:

(2) Гідроксипропіляція HPS та поліпшення сумісності двох компонентів може значно інгібувати перекристалізацію крохмалю в мембрані та сприяти утворенню слабшої самопоподілу структури в композитній мембрані. The introduction of bulky hydroxypropyl groups on the starch molecular chain limits the mutual binding and orderly rearrangement of HPS molecular segments, resulting in the formation of a more-loose self-similar structure of HPS. For the complex system, the increase of the degree of hydroxypropyl substitution allows the chain-like HPMC molecules to enter the loose cavity region of HPS, which improves the compatibility of the complex system and improves the density of the self-similar structure of HPS. The compatibility of the compound system increases with the increase of the substitution degree of hydroxypropyl group, which is consistent with the results of rheological properties.

(3) Макроскопічні властивості, такі як механічні властивості, термічна стійкість та проникність кисню композитної мембрани HPMC/HPS, тісно пов'язані з її внутрішньою кристалічною структурою та структурою аморфної області. Комбінований ефект двох ефектів сумісності двох компонентів.

1. Вивчаючи вплив концентрації розчину, температури та хімічної модифікації ГПС на реологічні властивості сполучної системи, обговорювали механізм гелеутворення HPMC/HPS холодно-мета-інверсійної гель-сполуки. Конкретні результати такі:

(1) У складеній системі є критична концентрація (8%), нижче критичної концентрації, HPMC та HPS існують у незалежних молекулярних ланцюгах та фазових областях; Коли досягається критична концентрація, фаза HPS утворюється в розчині як конденсат. Гель -центр - це структура мікрогелю, з'єднану з переплетенням молекулярних ланцюгів HPMC; Над критичною концентрацією переплетення є більш складним, а взаємодія сильніша, а розчин демонструє поведінку, подібну до тану полімеру.

(2) Комплексна система має перехідну точку безперервної фази зі зміною температури, яка пов'язана з гелевою поведінкою HPMC та HPS у складній системі. При низьких температурах в'язкість HPMC значно нижча, ніж у HPS, тому HPMC утворює безперервну фазу, що оточує гелеву фазу HPS з високою віросповідністю. На краях двох фаз гідроксильні групи на ланцюзі HPMC втрачають частину своєї зв'язування води і утворюють міжмолекулярні водневі зв’язки з молекулярним ланцюгом HPS. Під час процесу нагріву молекулярні ланцюги HPS рухалися через поглинання достатньої кількості енергії та утворені водневі зв’язки молекулами води, що призводить до розриву гель -структури. У той же час, структури води та водної оболонки на ланцюгах HPMC були знищені та поступово розривалися для викриття гідрофільних груп та гідрофобних кластерів. При високій температурі HPMC утворює структуру гель-мережі за рахунок міжмолекулярних водневих зв’язків та гідрофобної асоціації, і, таким чином, стає дисперсованою фазою високої вірогідності в безперервній фазі випадкових котушок.

(3) З збільшенням ступеня гідроксипропілу HPS, сумісність сполучної системи HPMC/HPS покращується, а температура фазового переходу в складеній системі рухається до низької температури. Зі збільшенням ступеня гідроксипропілу заміщення в розчині HPS є більш розтягнуті спіральні фрагменти, які можуть утворювати більше міжмолекулярних водневих зв’язків з молекулярним ланцюгом HPMC на межі двох фаз, утворюючи таким чином більш рівномірну структуру. Гідроксипропіляція знижує в'язкість крохмалю, так що різниця в'язкості між HPMC та HPS у сполуці звужується, яка сприяє утворенню більш однорідної сполуки, і мінімальне значення різниці в'язкості між двома компонентами переміщується до низької область температури.

2. Інноваційні бали

1. Проектуйте та побудуйте HPMC/HPS холодну та гарячу реверсовану фазову систему гель-сполуки та систематично вивчайте унікальні реологічні властивості цієї системи, особливо концентрацію сполучного розчину, співвідношення сполуки, температури та хімічної модифікації компонентів. Далі вивчалися закони про вплив реологічних властивостей, гелеві властивості та сумісність сполучної системи, а фазова морфологія та фазовий перехід сполучної системи були додатково вивчені в поєднанні з спостереженням оптичного мікроскопа йоду, а мікроморфологічний Структура сполучної системи була встановлена- релеологічні властивості-гель-властивості. Вперше модель Arrhenius була використана для встановлення закону гель-утворення композитних гелів холодної та гарячої фази в різних діапазонах температури.

2. Розподіл фаз, фазовий перехід та сумісність композиційної системи HPMC/HPS спостерігали технологією аналізу оптичного мікроскопа йоду, а прозорості механічні властивості були встановлені шляхом комбінування оптичних властивостей та механічних властивостей композиційних плівок. Зв'язок між мікроструктурою та макроскопічними властивостями, такими як морфологія фази властивостей та концентраційні механічні властивості-фазова морфологія. Це вперше безпосередньо спостерігати за законом зміни фазової морфології цієї сполучної системи з співвідношенням сполуки, температурою та концентрацією, особливо умовами фазового переходу та впливом фазового переходу на властивості сполучної системи.

3. Кристалічна структура та аморфна структура композитних мембран з різними градусами гідроксипропілу HPS вивчали за допомогою SAXS, а механізм гелеутворення та вплив композитних гелів обговорювались у поєднанні з реологічними результатами та макроскопічними властивостями, такими як проникність кисню композиційних мембран. Фактори та закони вперше було встановлено, що в'язкість композитної системи пов'язана з щільністю самоподібної структури в композитній мембрані і безпосередньо визначає макроскопічні властивості, такі як проникність кисню та механічні властивості композиту membrane, and establishes rheological properties-microstructure-membrane relationship between material properties.

3. Перспектива

В останні роки розвиток безпечних та їстівних продуктів харчування з використанням відновлюваних природних полімерів як сировини стало дослідницькою точкою в галузі упаковки харчових продуктів. У цій роботі як основна сировина використовується природним полісахаридом. При складанні HPMC та HPS вартість сировини знижується, вдосконалюється продуктивність обробки HPMC при низькій температурі, а ефективність кисневого бар'єру композитної мембрани покращується. За допомогою поєднання реологічного аналізу аналізу оптичного мікроскопа фарбування йоду та мікроструктури композитної плівки та комплексного аналізу ефективності фазової морфології, фазового переходу, розділення фаз та сумісності композиційної системи гель-кольорів холодної гарячої фази. Було встановлено взаємозв'язок між мікроструктурою та макроскопічними властивостями композитної системи. Відповідно до залежності між макроскопічними властивостями та мікроморфологічною структурою композиційної системи HPMC/HPS, фазову структуру та сумісність композитної системи можна контролювати для управління композитним матеріалом. Дослідження в цій роботі має важливе значення для фактичного виробничого процесу; Обговорюється механізм формування, що впливають на фактори та закони холодних та гарячих зворотних композитних гелів, що є аналогічною композитною системою холодних та гарячих зворотних гелів. Дослідження цього документу надає теоретичну модель для надання теоретичних вказівок щодо розробки та застосування спеціальних розумних матеріалів, керованих температурою. Результати досліджень цього документу мають хорошу теоретичну цінність. Дослідження цього документу передбачає перетин їжі, матеріалу, гелю та складання та інших дисциплін. Через обмеження методів часу та досліджень дослідження цієї теми все ще має багато незавершених моментів, які можна поглибити та покращити від наступних аспектів. Розширити:

Теоретичні аспекти:

1. Для вивчення впливу різних співвідношень гілки ланцюга, молекулярних ваг та різновидів ГПС на реологічні властивості, мембранні властивості, морфологію фаз та сумісність сполучної системи та вивчення закону його впливу на механізм формування гелю сполуки система.
2. Дослідіть вплив ступеня заміщення гідроксипропілу HPMC, ступінь метоксилу, молекулярної маси та джерела на реологічні властивості, гелеві властивості, властивості мембрани та сумісність системи сполучної системи та проаналізуйте вплив хімічної модифікації HPMC на конденсацію сполуки. Вплив правила механізму формування гелю.
3. Вплив солі, рН, пластифікатора, зшиваючого агента, антибактеріального агента та інших складних систем на реологічні властивості, гелеві властивості, структуру мембран та властивості та їх закони.

застосування:

1. Оптимізуйте формулу для упаковки застосування пакетів, овочевих пакетів та твердих супів та вивчіть ефект збереження приправ, овочів та супів протягом періоду зберігання, механічних властивостей матеріалів та змін у продуктивності продукту, коли вони піддаються зовнішнім силам , і розчинність води та гігієнічний індекс матеріалу. Його також можна наносити на гранульовані продукти, такі як кава та молочний чай, а також їстівна упаковка тортів, сирів, десертів та інших продуктів.
2. Оптимізуйте конструкцію формули для застосування ботанічних капсул для лікарських рослин, подальше вивчення умов переробки та оптимальний вибір допоміжних засобів та готуйте порожнисті продукти капсули. Були перевірені фізичні та хімічні показники, такі як крихкість, час дезінтеграції, вміст важких металів та вміст мікробів.
3. Для свіжого зберігання фруктів та овочів, м'ясних продуктів тощо, відповідно до різних методів обробки обприскування, занурення та фарбування, виберіть відповідну формулу та вивчайте гнилі фрукти, втрата вологи, споживання поживних речовин, твердість овочів після упаковки протягом періоду зберігання, блиску та аромату та інших показників; Колір, pH, значення TVB-N, тиобарбітурова кислота та кількість мікроорганізмів м'ясних продуктів після упаковки.