एचपीएमसी/एचपीएस कॉम्प्लेक्स की रियोलॉजी और अनुकूलता

रियोलॉजी और अनुकूलताएचपीएमसी/एचपीएसजटिल

मुख्य शब्द: हायड्रोक्सीप्रोपायल मिथायलसेलुलॉज; हाइड्रोक्सीप्रोपाइल स्टार्च; द्रव्य प्रवाह संबंधी गुण; अनुकूलता; रासायनिक संशोधन.

हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज (एचपीएमसी) एक पॉलीसेकेराइड पॉलिमर है जिसका उपयोग आमतौर पर खाद्य फिल्मों की तैयारी में किया जाता है। भोजन और चिकित्सा के क्षेत्र में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। फिल्म में अच्छी पारदर्शिता, यांत्रिक गुण और तेल अवरोधक गुण हैं। हालाँकि, एचपीएमसी एक थर्मल प्रेरित जेल है, जो कम तापमान और उच्च उत्पादन ऊर्जा खपत पर इसके खराब प्रसंस्करण प्रदर्शन का कारण बनता है; इसके अलावा, इसके महंगे कच्चे माल की कीमत फार्मास्युटिकल क्षेत्र सहित इसके व्यापक अनुप्रयोग को सीमित करती है। हाइड्रोक्सीप्रोपाइल स्टार्च (HPS) एक खाद्य सामग्री है जिसका व्यापक रूप से भोजन और चिकित्सा के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है। इसके स्रोतों की विस्तृत श्रृंखला और कम कीमत है। एचपीएमसी की लागत कम करने के लिए यह एक आदर्श सामग्री है। इसके अलावा, एचपीएस के ठंडे जेल गुण एचपीएमसी की चिपचिपाहट और अन्य रियोलॉजिकल गुणों को संतुलित कर सकते हैं। , कम तापमान पर इसके प्रसंस्करण प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए। इसके अलावा, एचपीएस खाद्य फिल्म में उत्कृष्ट ऑक्सीजन अवरोधक गुण होते हैं, इसलिए यह एचपीएमसी खाद्य फिल्म के ऑक्सीजन अवरोधक गुणों में काफी सुधार कर सकता है।

कंपाउंडिंग के लिए एचपीएस को एचपीएमसी में जोड़ा गया था, और एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म उलट-चरण जेल कंपाउंड सिस्टम का निर्माण किया गया था। गुणों के प्रभाव कानून पर चर्चा की गई, समाधान में एचपीएस और एचपीएमसी के बीच बातचीत तंत्र, यौगिक प्रणाली की अनुकूलता और चरण संक्रमण पर चर्चा की गई, और यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों और संरचना के बीच संबंध स्थापित किया गया। नतीजे बताते हैं कि यौगिक प्रणाली में एक महत्वपूर्ण एकाग्रता (8%) है, महत्वपूर्ण एकाग्रता के नीचे, एचपीएमसी और एचपीएस स्वतंत्र आणविक श्रृंखलाओं और चरण क्षेत्रों में मौजूद हैं; महत्वपूर्ण सांद्रता के ऊपर, एचपीएस चरण जेल केंद्र के रूप में समाधान में बनता है, माइक्रोजेल संरचना, जो एचपीएमसी आणविक श्रृंखलाओं के अंतर्संबंध से जुड़ी होती है, एक बहुलक पिघल के समान व्यवहार प्रदर्शित करती है। यौगिक प्रणाली और यौगिक अनुपात के रियोलॉजिकल गुण लघुगणक योग नियम के अनुरूप हैं, और एक निश्चित डिग्री के सकारात्मक और नकारात्मक विचलन दिखाते हैं, जो दर्शाता है कि दोनों घटकों में अच्छी संगतता है। यौगिक प्रणाली कम तापमान पर एक सतत चरण-फैली हुई चरण "समुद्र-द्वीप" संरचना है, और निरंतर चरण संक्रमण एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक अनुपात में कमी के साथ 4:6 पर होता है।

खाद्य वस्तुओं के एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में, खाद्य पैकेजिंग भोजन को परिसंचरण और भंडारण की प्रक्रिया में बाहरी कारकों से क्षतिग्रस्त और प्रदूषित होने से रोक सकती है, जिससे भोजन की शेल्फ लाइफ और भंडारण अवधि बढ़ जाती है। एक नए प्रकार की खाद्य पैकेजिंग सामग्री के रूप में जो सुरक्षित और खाद्य है, और यहां तक ​​कि एक निश्चित पोषण मूल्य भी है, खाद्य फिल्म में खाद्य पैकेजिंग और संरक्षण, फास्ट फूड और फार्मास्युटिकल कैप्सूल में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं, और यह वर्तमान भोजन में एक शोध हॉटस्पॉट बन गया है। पैकेजिंग से संबंधित क्षेत्र।

एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली कास्टिंग विधि द्वारा तैयार की गई थी। समग्र प्रणाली की अनुकूलता और चरण पृथक्करण को स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, गतिशील थर्मोमैकेनिकल संपत्ति विश्लेषण और थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण द्वारा आगे खोजा गया और समग्र झिल्ली के यांत्रिक गुणों का अध्ययन किया गया। और ऑक्सीजन पारगम्यता और अन्य झिल्ली गुण। परिणाम बताते हैं कि सभी मिश्रित फिल्मों की एसईएम छवियों में कोई स्पष्ट दो-चरण इंटरफ़ेस नहीं पाया जाता है, अधिकांश मिश्रित फिल्मों के डीएमए परिणामों में केवल एक ग्लास संक्रमण बिंदु होता है, और डीटीजी वक्रों में केवल एक थर्मल गिरावट शिखर दिखाई देता है। अधिकांश मिश्रित फिल्मों में से। एचपीएमसी की एचपीएस के साथ कुछ अनुकूलता है। एचपीएस को एचपीएमसी में जोड़ने से मिश्रित झिल्ली के ऑक्सीजन अवरोधक गुणों में काफी सुधार होता है। मिश्रित झिल्ली के यांत्रिक गुण यौगिक अनुपात और पर्यावरण की सापेक्ष आर्द्रता के साथ काफी भिन्न होते हैं, और एक क्रॉसओवर बिंदु प्रस्तुत करते हैं, जो विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताओं के लिए उत्पाद अनुकूलन के लिए एक संदर्भ प्रदान कर सकता है।

एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली की सूक्ष्म आकृति विज्ञान, चरण वितरण, चरण संक्रमण और अन्य सूक्ष्म संरचनाओं का अध्ययन सरल आयोडीन रंगाई ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप विश्लेषण द्वारा किया गया था, और यौगिक प्रणाली की पारदर्शिता और यांत्रिक गुणों का अध्ययन पराबैंगनी स्पेक्ट्रोफोटोमीटर और यांत्रिक संपत्ति परीक्षक द्वारा किया गया था। एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली की सूक्ष्म रूपात्मक संरचना और स्थूल व्यापक प्रदर्शन के बीच संबंध स्थापित किया गया था। नतीजे बताते हैं कि यौगिक प्रणाली में बड़ी संख्या में मेसोफ़ेज़ मौजूद हैं, जिनकी अनुकूलता अच्छी है। यौगिक प्रणाली में एक चरण संक्रमण बिंदु होता है, और इस चरण संक्रमण बिंदु में एक निश्चित यौगिक अनुपात और समाधान एकाग्रता निर्भरता होती है। यौगिक प्रणाली की पारदर्शिता का निम्नतम बिंदु एचपीएमसी के निरंतर चरण से फैलाव चरण तक चरण संक्रमण बिंदु और तन्य मापांक के न्यूनतम बिंदु के अनुरूप है। समाधान की सांद्रता में वृद्धि के साथ ब्रेक के समय यंग का मापांक और बढ़ाव कम हो गया, जिसका एचपीएमसी के निरंतर चरण से बिखरे हुए चरण में संक्रमण के साथ एक कारण संबंध था।

एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म उलट-चरण जेल यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों और जेल गुणों पर एचपीएस के रासायनिक संशोधन के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए एक रियोमीटर का उपयोग किया गया था। क्षमताओं और चरण संक्रमणों का अध्ययन किया गया, और माइक्रोस्ट्रक्चर और रियोलॉजिकल और जेल गुणों के बीच संबंध स्थापित किया गया। शोध के नतीजे बताते हैं कि एचपीएस का हाइड्रॉक्सीप्रोपिलेशन कम तापमान पर यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट को कम कर सकता है, यौगिक समाधान की तरलता में सुधार कर सकता है और कतरनी के पतले होने की घटना को कम कर सकता है; एचपीएस का हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन यौगिक प्रणाली की रैखिक चिपचिपाहट को कम कर सकता है। लोचदार क्षेत्र में, एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली का चरण संक्रमण तापमान कम हो जाता है, और कम तापमान पर यौगिक प्रणाली का ठोस जैसा व्यवहार और उच्च तापमान पर तरलता में सुधार होता है। एचपीएमसी और एचपीएस क्रमशः निम्न और उच्च तापमान पर निरंतर चरण बनाते हैं, और बिखरे हुए चरण उच्च और निम्न तापमान पर समग्र प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों और जेल गुणों को निर्धारित करते हैं। मिश्रित प्रणाली के चिपचिपाहट वक्र में अचानक परिवर्तन और हानि कारक वक्र में टैन डेल्टा शिखर दोनों 45 डिग्री सेल्सियस पर दिखाई देते हैं, जो 45 डिग्री सेल्सियस पर आयोडीन-सना हुआ माइक्रोग्राफ में देखी गई सह-निरंतर चरण घटना को प्रतिध्वनित करता है।

समग्र फिल्म की क्रिस्टलीय संरचना और सूक्ष्म-विभागीय संरचना पर एचपीएस के रासायनिक संशोधन के प्रभाव का अध्ययन सिंक्रोट्रॉन विकिरण लघु-कोण एक्स-रे स्कैटरिंग तकनीक द्वारा किया गया था, और समग्र फिल्म के यांत्रिक गुणों, ऑक्सीजन बाधा गुणों और थर्मल स्थिरता का अध्ययन किया गया था। यौगिक प्रणालियों की सूक्ष्म संरचना और स्थूल गुणों पर यौगिक घटकों के रासायनिक संरचना परिवर्तनों के प्रभाव का व्यवस्थित रूप से अध्ययन किया गया। सिंक्रोट्रॉन विकिरण के परिणामों से पता चला कि एचपीएस का हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन और दो घटकों की अनुकूलता में सुधार झिल्ली में स्टार्च के पुनर्संरचना को महत्वपूर्ण रूप से रोक सकता है और समग्र झिल्ली में एक शिथिल स्व-समान संरचना के निर्माण को बढ़ावा दे सकता है। एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली के यांत्रिक गुण, थर्मल स्थिरता और ऑक्सीजन पारगम्यता जैसे मैक्रोस्कोपिक गुण इसकी आंतरिक क्रिस्टलीय संरचना और अनाकार क्षेत्र संरचना से निकटता से संबंधित हैं। दो प्रभावों का सम्मिलित प्रभाव।

अध्याय एक परिचय

खाद्य वस्तुओं के एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में, खाद्य पैकेजिंग सामग्री भोजन को परिसंचरण और भंडारण के दौरान भौतिक, रासायनिक और जैविक क्षति और प्रदूषण से बचा सकती है, भोजन की गुणवत्ता बनाए रख सकती है, भोजन की खपत को सुविधाजनक बना सकती है और भोजन सुनिश्चित कर सकती है। दीर्घकालिक भंडारण और संरक्षण, और उपभोग को आकर्षित करने और भौतिक लागत से परे मूल्य प्राप्त करने के लिए भोजन को एक रूप देना [1-4]। एक नए प्रकार की खाद्य पैकेजिंग सामग्री के रूप में जो सुरक्षित और खाद्य है, और यहां तक ​​कि एक निश्चित पोषण मूल्य भी है, खाद्य फिल्म में खाद्य पैकेजिंग और संरक्षण, फास्ट फूड और फार्मास्युटिकल कैप्सूल में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं, और यह वर्तमान भोजन में एक शोध हॉटस्पॉट बन गया है। पैकेजिंग से संबंधित क्षेत्र।

खाद्य फ़िल्में झरझरा नेटवर्क संरचना वाली फ़िल्में होती हैं, जो आमतौर पर प्राकृतिक खाद्य पॉलिमर के प्रसंस्करण द्वारा प्राप्त की जाती हैं। प्रकृति में मौजूद कई प्राकृतिक पॉलिमर में जेल गुण होते हैं, और उनके जलीय घोल कुछ शर्तों के तहत हाइड्रोजेल बना सकते हैं, जैसे कि कुछ प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड, प्रोटीन, लिपिड, आदि। स्टार्च और सेलूलोज़ जैसे प्राकृतिक संरचनात्मक पॉलीसेकेराइड, लंबी-श्रृंखला हेलिक्स और स्थिर रासायनिक गुणों की उनकी विशेष आणविक संरचना के कारण, दीर्घकालिक और विभिन्न भंडारण वातावरणों के लिए उपयुक्त हो सकते हैं, और खाद्य फिल्म बनाने वाली सामग्री के रूप में व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है। एकल पॉलीसेकेराइड से बनी खाद्य फिल्मों के प्रदर्शन में अक्सर कुछ सीमाएँ होती हैं। इसलिए, एकल पॉलीसेकेराइड खाद्य फिल्मों की सीमाओं को खत्म करने, विशेष गुण प्राप्त करने या नए कार्यों को विकसित करने, उत्पाद की कीमतें कम करने और उनके अनुप्रयोगों का विस्तार करने के लिए, आमतौर पर दो प्रकार के पॉलीसेकेराइड का उपयोग किया जाता है। या पूरक गुणों के प्रभाव को प्राप्त करने के लिए उपरोक्त प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड को मिश्रित किया जाता है। हालाँकि, विभिन्न पॉलिमर के बीच आणविक संरचना में अंतर के कारण, एक निश्चित गठनात्मक एन्ट्रापी होती है, और अधिकांश पॉलिमर कॉम्प्लेक्स आंशिक रूप से संगत या असंगत होते हैं। पॉलिमर कॉम्प्लेक्स की चरण आकृति विज्ञान और अनुकूलता मिश्रित सामग्री के गुणों को निर्धारित करेगी। प्रसंस्करण के दौरान विरूपण और प्रवाह इतिहास का संरचना पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। इसलिए, पॉलिमर जटिल प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों जैसे मैक्रोस्कोपिक गुणों का अध्ययन किया जाता है। चरण आकृति विज्ञान और अनुकूलता जैसी सूक्ष्म रूपात्मक संरचनाओं के बीच अंतर्संबंध समग्र सामग्रियों के प्रदर्शन, विश्लेषण और संशोधन, प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी, सूत्र डिजाइन और प्रसंस्करण मशीनरी डिजाइन को निर्देशित करने और उत्पादन का मूल्यांकन करने के लिए महत्वपूर्ण है। उत्पाद का प्रसंस्करण प्रदर्शन और नई पॉलिमर सामग्रियों का विकास और अनुप्रयोग बहुत महत्वपूर्ण हैं।

इस अध्याय में, खाद्य फिल्म सामग्री की अनुसंधान स्थिति और अनुप्रयोग प्रगति की विस्तार से समीक्षा की गई है; प्राकृतिक हाइड्रोजेल की अनुसंधान स्थिति; पॉलिमर कंपाउंडिंग का उद्देश्य और विधि और पॉलीसेकेराइड कंपाउंडिंग की अनुसंधान प्रगति; कंपाउंडिंग प्रणाली की रियोलॉजिकल अनुसंधान पद्धति; ठंडे और गर्म रिवर्स जेल सिस्टम के रियोलॉजिकल गुणों और मॉडल निर्माण का विश्लेषण और चर्चा की जाती है, साथ ही इस पेपर सामग्री के अनुसंधान महत्व, अनुसंधान उद्देश्य और अनुसंधान पर भी चर्चा की जाती है।

1.1 खाद्य फिल्म

खाद्य फिल्म प्राकृतिक खाद्य पदार्थों (जैसे संरचनात्मक पॉलीसेकेराइड, लिपिड, प्रोटीन) पर आधारित प्लास्टिसाइज़र और क्रॉस-लिंकिंग एजेंटों को जोड़ने, विभिन्न अंतर-आणविक इंटरैक्शन के माध्यम से, कंपाउंडिंग, हीटिंग, कोटिंग, सुखाने आदि के माध्यम से संदर्भित करती है। छिद्रपूर्ण नेटवर्क वाली फिल्म उपचार द्वारा निर्मित संरचना। यह गैस, नमी, सामग्री और बाहरी हानिकारक पदार्थों के लिए चयन योग्य अवरोधक गुण जैसे विभिन्न कार्य प्रदान कर सकता है, ताकि भोजन की संवेदी गुणवत्ता और आंतरिक संरचना में सुधार हो सके, और खाद्य उत्पादों की भंडारण अवधि या शेल्फ जीवन को बढ़ाया जा सके।

1.1.1 खाद्य फिल्मों का विकास इतिहास

खाद्य फिल्म के विकास का पता 12वीं और 13वीं शताब्दी में लगाया जा सकता है। उस समय, चीनियों ने खट्टे फलों और नींबू पर परत चढ़ाने के लिए वैक्सिंग की एक सरल विधि का उपयोग किया, जिसने फलों और सब्जियों में पानी की कमी को प्रभावी ढंग से कम कर दिया, जिससे फल और सब्जियां अपनी मूल चमक बरकरार रहीं, जिससे फलों और सब्जियों की शेल्फ लाइफ बढ़ गई। सब्जियां, लेकिन फलों और सब्जियों के एरोबिक श्वसन को अत्यधिक बाधित करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप फलों की किण्वन क्षमता खराब हो जाती है। 15वीं शताब्दी में, एशियाई लोगों ने पहले से ही सोया दूध से खाद्य फिल्म बनाना शुरू कर दिया था, और इसका उपयोग भोजन की सुरक्षा और भोजन की उपस्थिति बढ़ाने के लिए किया था [20]। 16वीं शताब्दी में, खाद्य नमी के नुकसान को कम करने के लिए ब्रिटिशों ने भोजन की सतहों पर वसा का उपयोग किया। 19वीं शताब्दी में, भंडारण के दौरान ऑक्सीकरण और बासीपन को रोकने के लिए सुक्रोज का उपयोग पहली बार नट्स, बादाम और हेज़लनट्स पर खाद्य कोटिंग के रूप में किया गया था। 1830 के दशक में, सेब और नाशपाती जैसे फलों के लिए व्यावसायिक गर्म-पिघल पैराफिन फिल्में दिखाई दीं। 19वीं सदी के अंत में, खाद्य संरक्षण के लिए मांस उत्पादों और अन्य खाद्य पदार्थों की सतह पर जिलेटिन फिल्मों का छिड़काव किया जाता था। 1950 के दशक की शुरुआत में, ताजे फलों और सब्जियों की कोटिंग और संरक्षण के लिए कारनौबा मोम आदि को पानी में तेल के इमल्शन में बनाया गया था। 1950 के दशक के उत्तरार्ध में, मांस उत्पादों पर लागू होने वाली खाद्य फिल्मों पर शोध विकसित होना शुरू हुआ, और सबसे व्यापक और सफल उदाहरण जानवरों की छोटी आंतों से आवरण में संसाधित एनीमा उत्पाद हैं।

1950 के दशक से, यह कहा जा सकता है कि खाद्य फिल्म की अवधारणा केवल वास्तव में प्रस्तावित की गई है। तब से, कई शोधकर्ताओं ने खाद्य फिल्मों में गहरी रुचि विकसित की है। 1991 में, निस्पेरेस ने केले और अन्य फलों की कोटिंग और संरक्षण के लिए कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज (सीएमसी) लगाया, फल की श्वसन दर कम हो गई और क्लोरोफिल हानि में देरी हुई। पार्क एट अल. 1994 में ज़ीन प्रोटीन फिल्म के O2 और CO2 के प्रभावी अवरोधक गुणों की सूचना दी गई, जिससे टमाटर में पानी की कमी, मुरझाने और मलिनकिरण में सुधार हुआ। 1995 में, लूर्डिन ने स्टार्च के उपचार के लिए तनु क्षारीय घोल का उपयोग किया, और ताजगी के लिए स्ट्रॉबेरी को कोट करने के लिए ग्लिसरीन मिलाया, जिससे स्ट्रॉबेरी में पानी की कमी की दर कम हो गई और खराब होने में देरी हुई। बाबरजी ने 1996 में फिल्म बनाने वाले तरल के सूक्ष्म द्रवीकरण और अल्ट्रासोनिक उपचार द्वारा खाद्य फिल्म गुणों में सुधार किया, जिससे फिल्म बनाने वाले तरल के कण आकार में काफी कमी आई और इमल्शन की सजातीय स्थिरता में सुधार हुआ। 1998 में, पैडेगेट एट अल। सोयाबीन प्रोटीन खाद्य फिल्म में लाइसोजाइम या निसिन मिलाया और भोजन को लपेटने के लिए इसका उपयोग किया, और पाया कि भोजन में लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया का विकास प्रभावी रूप से बाधित हुआ था [30]। 1999 में, यिन क्विंगहोंग एट अल। सेब और अन्य फलों के संरक्षण और भंडारण के लिए एक फिल्म कोटिंग एजेंट बनाने के लिए मोम का उपयोग किया जाता है, जो श्वसन को रोक सकता है, सिकुड़न और वजन घटाने को रोक सकता है, और माइक्रोबियल आक्रमण को रोक सकता है।

कई वर्षों से, आइसक्रीम पैकेजिंग के लिए मकई-बेकिंग बीकर, कैंडी पैकेजिंग के लिए ग्लूटिनस चावल पेपर, और मांस व्यंजन के लिए टोफू खाल विशिष्ट खाद्य पैकेजिंग हैं। लेकिन 1967 में खाद्य फिल्मों का व्यावसायिक उपयोग लगभग न के बराबर था, और यहां तक ​​कि मोम-लेपित फलों के संरक्षण का भी व्यावसायिक उपयोग बहुत सीमित था। 1986 तक, कुछ कंपनियों ने खाद्य फिल्म उत्पाद उपलब्ध कराना शुरू किया और 1996 तक, खाद्य फिल्म कंपनियों की संख्या 600 से अधिक हो गई। वर्तमान में, खाद्य पैकेजिंग संरक्षण में खाद्य फिल्म का अनुप्रयोग बढ़ रहा है, और एक उपलब्धि हासिल की है 100 मिलियन अमेरिकी डॉलर से अधिक का वार्षिक राजस्व।

1.1.2 खाद्य फिल्मों की विशेषताएँ और प्रकार

प्रासंगिक शोध के अनुसार, खाद्य फिल्म के निम्नलिखित उत्कृष्ट फायदे हैं: खाद्य फिल्म विभिन्न खाद्य पदार्थों के पारस्परिक प्रवासन के कारण होने वाली खाद्य गुणवत्ता में गिरावट और गिरावट को रोक सकती है; कुछ खाद्य फिल्म घटकों में स्वयं विशेष पोषण मूल्य और स्वास्थ्य देखभाल कार्य होते हैं; खाद्य फिल्म में CO2, O2 और अन्य गैसों के लिए वैकल्पिक अवरोधक गुण होते हैं; खाद्य फिल्म का उपयोग माइक्रोवेव, बेकिंग, तले हुए भोजन और दवा फिल्म और कोटिंग के लिए किया जा सकता है; खाद्य फिल्म का उपयोग एंटीऑक्सिडेंट और संरक्षक और अन्य वाहक के रूप में किया जा सकता है, जिससे भोजन की शेल्फ लाइफ बढ़ जाती है; भोजन की गुणवत्ता में सुधार और खाद्य संवेदी गुणों में सुधार के लिए खाद्य फिल्म का उपयोग रंगों और पोषण संबंधी फोर्टिफायर आदि के वाहक के रूप में किया जा सकता है; खाद्य फिल्म सुरक्षित और खाने योग्य है, और इसका सेवन भोजन के साथ किया जा सकता है; खाद्य पैकेजिंग फिल्मों का उपयोग भोजन की छोटी मात्रा या इकाइयों की पैकेजिंग के लिए किया जा सकता है, और पारंपरिक पैकेजिंग सामग्री के साथ बहु-परत मिश्रित पैकेजिंग बनाती है, जो पैकेजिंग सामग्री के समग्र अवरोध प्रदर्शन में सुधार करती है।

खाद्य पैकेजिंग फिल्मों में उपरोक्त कार्यात्मक गुण होने का कारण मुख्य रूप से उनके अंदर एक निश्चित त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना के गठन पर आधारित है, जिससे कुछ ताकत और बाधा गुण दिखाई देते हैं। खाद्य पैकेजिंग फिल्म के कार्यात्मक गुण इसके घटकों के गुणों से काफी प्रभावित होते हैं, और आंतरिक पॉलिमर क्रॉसलिंकिंग की डिग्री, नेटवर्क संरचना की एकरूपता और घनत्व भी विभिन्न फिल्म-निर्माण प्रक्रियाओं से प्रभावित होते हैं। प्रदर्शन में स्पष्ट अंतर हैं [15, 35]। खाद्य फिल्मों में कुछ अन्य गुण भी होते हैं जैसे घुलनशीलता, रंग, पारदर्शिता आदि। उपयुक्त खाद्य फिल्म पैकेजिंग सामग्री का चयन अलग-अलग उपयोग के वातावरण और पैक किए जाने वाले उत्पाद वस्तुओं में अंतर के अनुसार किया जा सकता है।

खाद्य फिल्म की निर्माण विधि के अनुसार, इसे फिल्मों और कोटिंग्स में विभाजित किया जा सकता है: (1) पहले से तैयार स्वतंत्र फिल्मों को आमतौर पर फिल्में कहा जाता है। (2) कोटिंग, डिपिंग और स्प्रेइंग के माध्यम से भोजन की सतह पर बनने वाली पतली परत को कोटिंग कहा जाता है। फिल्मों का उपयोग मुख्य रूप से विभिन्न सामग्रियों वाले खाद्य पदार्थों के लिए किया जाता है जिन्हें व्यक्तिगत रूप से पैक करने की आवश्यकता होती है (जैसे कि सुविधाजनक खाद्य पदार्थों में मसाला पैकेट और तेल के पैकेट), एक ही घटक वाले खाद्य पदार्थ लेकिन अलग से पैक करने की आवश्यकता होती है (जैसे कि कॉफी, दूध पाउडर के छोटे पैकेज, आदि), और दवाएं या स्वास्थ्य देखभाल उत्पाद। कैप्सूल सामग्री; कोटिंग का उपयोग मुख्य रूप से ताजे भोजन जैसे फलों और सब्जियों, मांस उत्पादों, दवाओं की कोटिंग और नियंत्रित-रिलीज़ माइक्रोकैप्सूल की असेंबली के संरक्षण के लिए किया जाता है।

खाद्य पैकेजिंग फिल्म की फिल्म बनाने वाली सामग्री के अनुसार, इसे विभाजित किया जा सकता है: पॉलीसेकेराइड खाद्य फिल्म, प्रोटीन खाद्य फिल्म, लिपिड खाद्य फिल्म, माइक्रोबियल खाद्य फिल्म और मिश्रित खाद्य फिल्म।

1.1.3 खाद्य फिल्म का अनुप्रयोग

एक नए प्रकार की खाद्य पैकेजिंग सामग्री के रूप में जो सुरक्षित और खाद्य है, और यहां तक ​​कि एक निश्चित पोषण मूल्य भी है, खाद्य फिल्म का व्यापक रूप से खाद्य पैकेजिंग उद्योग, फार्मास्युटिकल क्षेत्र, फलों और सब्जियों के भंडारण और संरक्षण, प्रसंस्करण और संरक्षण में उपयोग किया जाता है। मांस और जलीय उत्पाद, फास्ट फूड का उत्पादन और तेल का उत्पादन। तली हुई बेक्ड कैंडीज जैसे खाद्य पदार्थों के संरक्षण में इसकी व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं।

1.1.3.1 खाद्य पैकेजिंग में अनुप्रयोग

नमी, ऑक्सीजन और सुगंधित पदार्थों के प्रवेश को रोकने के लिए छिड़काव, ब्रश, डिपिंग आदि द्वारा पैक किए जाने वाले भोजन पर फिल्म बनाने वाला घोल लगाया जाता है, जो पैकेजिंग के नुकसान को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है और पैकेजिंग परतों की संख्या को कम कर सकता है। ; भोजन की बाहरी परत को काफी हद तक कम कर देता है; प्लास्टिक पैकेजिंग के घटकों की जटिलता इसके पुनर्चक्रण और प्रसंस्करण की सुविधा प्रदान करती है, और पर्यावरण प्रदूषण को कम करती है; इसे विभिन्न घटकों के बीच पारस्परिक प्रवास को कम करने के लिए बहु-घटक जटिल खाद्य पदार्थों के कुछ घटकों की अलग-अलग पैकेजिंग पर लागू किया जाता है, जिससे पर्यावरण में प्रदूषण कम होता है। भोजन के खराब होने या भोजन की गुणवत्ता में गिरावट को कम करें। खाद्य फिल्म को खाद्य पैकेजिंग के लिए सीधे पैकेजिंग पेपर या पैकेजिंग बैग में संसाधित किया जाता है, जो न केवल सुरक्षा, स्वच्छता और सुविधा प्राप्त करता है, बल्कि पर्यावरण पर सफेद प्रदूषण के दबाव को भी कम करता है।

मुख्य कच्चे माल के रूप में मक्का, सोयाबीन और गेहूं का उपयोग करके, कागज जैसी अनाज की फिल्में तैयार की जा सकती हैं और सॉसेज और अन्य खाद्य पदार्थों की पैकेजिंग के लिए उपयोग की जा सकती हैं। उपयोग के बाद, भले ही उन्हें प्राकृतिक वातावरण में फेंक दिया जाए, वे बायोडिग्रेडेबल हैं और मिट्टी को बेहतर बनाने के लिए उन्हें मिट्टी के उर्वरक में बदला जा सकता है। . मुख्य सामग्रियों के रूप में स्टार्च, चिटोसन और बीन ड्रेग्स का उपयोग करके, फास्ट-फूड नूडल्स और फ्रेंच फ्राइज़ जैसे फास्ट फूड की पैकेजिंग के लिए खाद्य रैपिंग पेपर तैयार किया जा सकता है, जो सुविधाजनक, सुरक्षित और बहुत लोकप्रिय है; मसाला पैकेट, ठोस सूप के लिए उपयोग किया जाता है। कच्चे माल जैसे सुविधाजनक खाद्य पदार्थों की पैकेजिंग, जिसे उपयोग करने पर सीधे बर्तन में पकाया जा सकता है, भोजन को दूषित होने से रोक सकता है, भोजन पोषण बढ़ा सकता है और सफाई की सुविधा प्रदान कर सकता है। सूखे एवोकैडो, आलू और टूटे हुए चावल को किण्वित किया जाता है और पॉलीसेकेराइड में परिवर्तित किया जाता है, जिसका उपयोग नई खाद्य आंतरिक पैकेजिंग सामग्री तैयार करने के लिए किया जा सकता है जो रंगहीन और पारदर्शी होती हैं, जिनमें अच्छे ऑक्सीजन अवरोधक गुण और यांत्रिक गुण होते हैं, और दूध पाउडर की पैकेजिंग के लिए उपयोग किया जाता है। , सलाद तेल और अन्य उत्पाद [19]। सैन्य भोजन के लिए, उत्पाद का उपयोग करने के बाद, पारंपरिक प्लास्टिक पैकेजिंग सामग्री को पर्यावरण में छोड़ दिया जाता है और दुश्मन पर नज़र रखने के लिए एक मार्कर बन जाता है, जिससे ठिकाने का पता लगाना आसान हो जाता है। पिज्जा, पेस्ट्री, केचप, आइसक्रीम, दही, केक और डेसर्ट जैसे बहु-घटक विशेष खाद्य पदार्थों में, प्लास्टिक पैकेजिंग सामग्री को सीधे उपयोग में नहीं जोड़ा जा सकता है, और खाद्य पैकेजिंग फिल्म इसके अनूठे फायदे दिखाती है, जो समूहों की संख्या को कम कर सकती है। स्वाद वाले पदार्थों के स्थानांतरण से उत्पाद की गुणवत्ता और सौंदर्यशास्त्र में सुधार होता है [21]। खाद्य पैकेजिंग फिल्म का उपयोग बैटर सिस्टम के माइक्रोवेव खाद्य प्रसंस्करण में किया जा सकता है। मांस उत्पादों, सब्जियों, पनीर और फलों को स्प्रे करके, डुबाकर या ब्रश करके आदि द्वारा पहले से पैक किया जाता है, जमे हुए और संग्रहीत किया जाता है, और उपभोग के लिए केवल माइक्रोवेव में रखने की आवश्यकता होती है।

हालाँकि कुछ वाणिज्यिक खाद्य पैकेजिंग कागजात और बैग उपलब्ध हैं, संभावित खाद्य पैकेजिंग सामग्री के निर्माण और अनुप्रयोग पर कई पेटेंट पंजीकृत किए गए हैं। फ्रांसीसी खाद्य नियामक अधिकारियों ने "SOLUPAN" नामक एक औद्योगिक खाद्य पैकेजिंग बैग को मंजूरी दे दी है, जो हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज, स्टार्च और सोडियम सोर्बेट से बना है, और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है।

1.1.3.2 चिकित्सा में अनुप्रयोग

जिलेटिन, सेल्युलोज डेरिवेटिव, स्टार्च और खाद्य गोंद का उपयोग दवाओं और स्वास्थ्य उत्पादों के नरम और कठोर कैप्सूल खोल तैयार करने के लिए किया जा सकता है, जो दवाओं और स्वास्थ्य उत्पादों की प्रभावकारिता को प्रभावी ढंग से सुनिश्चित कर सकते हैं, और सुरक्षित और खाद्य हैं; कुछ दवाओं में अंतर्निहित कड़वा स्वाद होता है, जिसका उपयोग रोगियों द्वारा करना मुश्किल होता है। स्वीकृत, खाद्य फिल्मों का उपयोग ऐसी दवाओं के लिए स्वाद-मास्किंग कोटिंग के रूप में किया जा सकता है; कुछ एंटरिक पॉलिमर पॉलिमर पेट (पीएच 1.2) वातावरण में नहीं घुलते हैं, लेकिन आंतों (पीएच 6.8) वातावरण में घुलनशील होते हैं और आंतों में निरंतर-रिलीज़ दवा कोटिंग में उपयोग किए जा सकते हैं; इसका उपयोग लक्षित दवाओं के वाहक के रूप में भी किया जा सकता है।

ब्लैंको-फर्नांडीज एट अल। एक चिटोसन एसिटिलेटेड मोनोग्लिसराइड मिश्रित फिल्म तैयार की और विटामिन ई की एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि की निरंतर रिलीज के लिए इसका इस्तेमाल किया, और प्रभाव उल्लेखनीय था। दीर्घकालिक एंटीऑक्सीडेंट पैकेजिंग सामग्री। झांग एट अल. जिलेटिन के साथ मिश्रित स्टार्च, पॉलीथीन ग्लाइकोल प्लास्टिसाइज़र मिलाया गया और पारंपरिक उपयोग किया गया। खोखले कठोर कैप्सूल समग्र फिल्म की डुबकी प्रक्रिया द्वारा तैयार किए गए थे, और समग्र फिल्म की पारदर्शिता, यांत्रिक गुण, हाइड्रोफिलिक गुण और चरण आकृति विज्ञान का अध्ययन किया गया था। अच्छी कैप्सूल सामग्री [52]। लाल एट अल. पेरासिटामोल कैप्सूल की आंत्र कोटिंग के लिए काफिरिन को एक खाद्य कोटिंग में बनाया गया, और खाद्य फिल्म के यांत्रिक गुणों, थर्मल गुणों, बाधा गुणों और दवा रिलीज गुणों का अध्ययन किया गया। परिणामों से पता चला कि ग्लियाडिन फिल्म के ज्वार के विभिन्न कठोर कैप्सूल की कोटिंग पेट में नहीं टूटी, लेकिन पीएच 6.8 पर आंत में दवा जारी की। पाइक एट अल. इंडोमिथैसिन के साथ लेपित एचपीएमसी फ़ेथलेट कण तैयार किए, और दवा के कणों की सतह पर एचपीएमसी के खाद्य फिल्म बनाने वाले तरल का छिड़काव किया, और दवा के फंसने की दर, दवा के कणों के औसत कण आकार, खाद्य फिल्म का अध्ययन किया, परिणाम से पता चला कि एचपीएमसीएन-लेपित इंडोमिथैसिन मौखिक दवा दवा के कड़वे स्वाद को छुपाने और दवा वितरण को लक्षित करने के उद्देश्य को प्राप्त कर सकती है। ओलादज़ादब्बासाबादी एट अल। पारंपरिक जिलेटिन कैप्सूल के विकल्प के रूप में एक खाद्य मिश्रित फिल्म तैयार करने के लिए संशोधित साबूदाना स्टार्च को कैरेजेनन के साथ मिश्रित किया गया, और इसके सुखाने की गतिशीलता, थर्मोमैकेनिकल गुणों, भौतिक रासायनिक गुणों और अवरोधक गुणों का अध्ययन किया गया, परिणाम बताते हैं कि मिश्रित खाद्य फिल्म में जिलेटिन के समान गुण हैं और यह हो सकता है फार्मास्युटिकल कैप्सूल के उत्पादन में उपयोग किया जाएगा।

1.1.3.3 फल एवं सब्जी संरक्षण में अनुप्रयोग

ताजे फलों और सब्जियों में तोड़ने के बाद, जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं और श्वसन अभी भी सख्ती से चल रहा है, जिससे फलों और सब्जियों के ऊतक क्षति में तेजी आएगी, और कमरे के तापमान पर फलों और सब्जियों में नमी की हानि होना आसान है, जिसके परिणामस्वरूप फलों और सब्जियों के आंतरिक ऊतकों की गुणवत्ता और संवेदी गुण। गिरावट. इसलिए, फलों और सब्जियों के भंडारण और परिवहन में संरक्षण सबसे महत्वपूर्ण मुद्दा बन गया है; पारंपरिक संरक्षण विधियों में खराब संरक्षण प्रभाव और उच्च लागत होती है। फलों और सब्जियों का कोटिंग संरक्षण वर्तमान में कमरे के तापमान पर संरक्षण का सबसे प्रभावी तरीका है। खाद्य फिल्म बनाने वाला तरल फलों और सब्जियों की सतह पर लेपित होता है, जो सूक्ष्मजीवों के आक्रमण को प्रभावी ढंग से रोक सकता है, श्वसन, पानी की कमी और फलों और सब्जियों के ऊतकों की पोषक तत्वों की हानि को कम कर सकता है, फलों और सब्जियों के ऊतकों की शारीरिक उम्र बढ़ने में देरी कर सकता है। और फलों और सब्जियों के ऊतकों को मूल मोटा और चिकना रखें। चमकदार उपस्थिति, ताकि ताज़ा रखने और भंडारण अवधि को बढ़ाने के उद्देश्य को प्राप्त किया जा सके। अमेरिकी खाद्य फिल्म तैयार करने के लिए मुख्य कच्चे माल के रूप में वनस्पति तेल से निकाले गए एसिटाइल मोनोग्लिसराइड और पनीर का उपयोग करते हैं, और इसका उपयोग फलों और सब्जियों को ताजा रखने, निर्जलीकरण, भूरापन और सूक्ष्मजीवों के आक्रमण को रोकने के लिए काटने के लिए करते हैं, ताकि इसे लंबे समय तक बनाए रखा जा सके। लंबे समय तक. ताज़ा अवस्था. जापान आलू को ताजा रखने वाली फिल्म तैयार करने के लिए कच्चे माल के रूप में अपशिष्ट रेशम का उपयोग करता है, जो कोल्ड स्टोरेज के बराबर ताजा रखने वाला प्रभाव प्राप्त कर सकता है। अमेरिकियों ने कोटिंग तरल बनाने और कटे हुए फलों को ताजा रखने के लिए मुख्य कच्चे माल के रूप में वनस्पति तेल और फलों का उपयोग किया, और पाया कि संरक्षण प्रभाव अच्छा है।

मार्केज़ एट अल. कच्चे माल के रूप में मट्ठा प्रोटीन और पेक्टिन का उपयोग किया जाता है, और एक समग्र खाद्य फिल्म तैयार करने के लिए क्रॉस-लिंकिंग के लिए ग्लूटामिनेज़ जोड़ा जाता है, जिसका उपयोग ताजे कटे सेब, टमाटर और गाजर को कोट करने के लिए किया जाता है, जो वजन घटाने की दर को काफी कम कर सकता है। , ताजे कटे फलों और सब्जियों की सतह पर सूक्ष्मजीवों के विकास को रोकता है, और ताजे कटे फलों और सब्जियों के स्वाद और स्वाद को बनाए रखने के आधार पर शेल्फ जीवन को बढ़ाता है। शि लेई एट अल. चिटोसन खाद्य फिल्म के साथ लेपित लाल ग्लोब अंगूर, जो अंगूर के वजन घटाने और सड़ने की दर को कम कर सकता है, अंगूर के रंग और चमक को बनाए रख सकता है, और घुलनशील ठोस पदार्थों के क्षरण में देरी कर सकता है। कच्चे माल के रूप में चिटोसन, सोडियम एल्गिनेट, सोडियम कार्बोक्सिमिथाइलसेलुलोज और पॉलीएक्रिलेट का उपयोग करना, लियू एट अल। फलों और सब्जियों को ताजा रखने के लिए मल्टीलेयर कोटिंग द्वारा खाद्य फिल्में तैयार की गईं और उनकी आकृति विज्ञान, पानी में घुलनशीलता आदि का अध्ययन किया गया। परिणामों से पता चला कि सोडियम कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज-चिटोसन-ग्लिसरॉल मिश्रित फिल्म का सबसे अच्छा संरक्षण प्रभाव था। सन क्विंगशेन और अन्य। सोयाबीन प्रोटीन आइसोलेट की मिश्रित फिल्म का अध्ययन किया गया, जिसका उपयोग स्ट्रॉबेरी के संरक्षण के लिए किया जाता है, जो स्ट्रॉबेरी के वाष्पोत्सर्जन को काफी कम कर सकता है, उनकी श्वसन को रोक सकता है और सड़े हुए फलों की दर को कम कर सकता है। फरेरा एट अल. मिश्रित खाद्य फिल्म तैयार करने के लिए फलों और सब्जियों के अवशेष पाउडर और आलू के छिलके के पाउडर का उपयोग किया, मिश्रित फिल्म की पानी में घुलनशीलता और यांत्रिक गुणों का अध्ययन किया, और नागफनी को संरक्षित करने के लिए कोटिंग विधि का उपयोग किया। परिणामों से पता चला कि नागफनी का शेल्फ जीवन लंबा था। 50%, वजन घटाने की दर 30-57% कम हो गई, और कार्बनिक अम्ल और नमी में महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं हुआ। फू जियाओवेई एट अल। चिटोसन खाद्य फिल्म द्वारा ताजी मिर्च के संरक्षण का अध्ययन किया गया, और परिणामों से पता चला कि यह भंडारण के दौरान ताजी मिर्च की श्वसन तीव्रता को काफी कम कर सकता है और मिर्च की उम्र बढ़ने में देरी कर सकता है। नवारो-तराज़गा एट अल। प्लम को संरक्षित करने के लिए मोम-संशोधित एचपीएमसी खाद्य फिल्म का उपयोग किया गया। परिणामों से पता चला कि मधुमक्खी का मोम एचपीएमसी फिल्मों के ऑक्सीजन और नमी अवरोधक गुणों और यांत्रिक गुणों में सुधार कर सकता है। प्लम के वजन घटाने की दर में काफी कमी आई, भंडारण के दौरान फलों की नरमता और रक्तस्राव में सुधार हुआ, और प्लम की भंडारण अवधि लंबी हो गई। तांग लियिंग और अन्य। स्टार्च संशोधन में शेलैक क्षार समाधान का उपयोग किया, खाद्य पैकेजिंग फिल्म तैयार की, और इसकी फिल्म गुणों का अध्ययन किया; साथ ही, ताजगी के लिए आमों पर परत चढ़ाने के लिए इसके फिल्म बनाने वाले तरल का उपयोग प्रभावी ढंग से सांस लेने की प्रक्रिया को कम कर सकता है। यह भंडारण के दौरान भूरेपन की घटना को रोक सकता है, वजन घटाने की दर को कम कर सकता है और भंडारण की अवधि को बढ़ा सकता है।

1.1.3.4 मांस उत्पादों के प्रसंस्करण और संरक्षण में अनुप्रयोग

समृद्ध पोषक तत्वों और उच्च जल गतिविधि वाले मांस उत्पादों पर प्रसंस्करण, परिवहन, भंडारण और उपभोग की प्रक्रिया में सूक्ष्मजीवों द्वारा आसानी से आक्रमण किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप रंग काला हो जाता है और वसा ऑक्सीकरण और अन्य क्षति होती है। मांस उत्पादों की भंडारण अवधि और शेल्फ जीवन को बढ़ाने के लिए, मांस उत्पादों में एंजाइमों की गतिविधि और सतह पर सूक्ष्मजीवों के आक्रमण को रोकने और वसा ऑक्सीकरण के कारण होने वाले रंग और गंध की गिरावट को रोकने की कोशिश करना आवश्यक है। वर्तमान में, खाद्य फिल्म संरक्षण देश और विदेश में मांस संरक्षण में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामान्य विधियों में से एक है। पारंपरिक विधि से तुलना करने पर पता चलता है कि खाद्य फिल्म में पैक किए गए मांस उत्पादों में बाहरी सूक्ष्मजीवों के आक्रमण, वसा की ऑक्सीडेटिव बासीपन और रस की हानि में काफी सुधार हुआ है और मांस उत्पादों की गुणवत्ता में काफी सुधार हुआ है। शेल्फ जीवन बढ़ाया गया है.

मांस उत्पादों की खाद्य फिल्म पर शोध 1950 के दशक के अंत में शुरू हुआ, और सबसे सफल अनुप्रयोग मामला कोलेजन खाद्य फिल्म था, जिसका व्यापक रूप से सॉसेज उत्पादन और प्रसंस्करण में उपयोग किया गया है। एमिरोग्लू एट अल. जीवाणुरोधी फिल्म बनाने के लिए सोयाबीन प्रोटीन खाद्य फिल्म में तिल का तेल मिलाया, और जमे हुए गोमांस पर इसके जीवाणुरोधी प्रभाव का अध्ययन किया। परिणामों से पता चला कि जीवाणुरोधी फिल्म स्टैफिलोकोकस ऑरियस के प्रजनन और विकास को महत्वपूर्ण रूप से रोक सकती है। वूक एट अल. एक प्रोएन्थोसाइनिडिन खाद्य फिल्म तैयार की और ताजगी के लिए रेफ्रिजरेटेड पोर्क को कोट करने के लिए इसका इस्तेमाल किया। 14 दिनों तक भंडारण के बाद पोर्क चॉप्स के रंग, पीएच, टीवीबी-एन मान, थायोबार्बिट्यूरिक एसिड और माइक्रोबियल गिनती का अध्ययन किया गया। परिणामों से पता चला कि प्रोएन्थोसाइनिडिन की खाद्य फिल्म थायोबार्बिट्यूरिक एसिड के निर्माण को प्रभावी ढंग से कम कर सकती है, फैटी एसिड को खराब होने से रोक सकती है, मांस उत्पादों की सतह पर सूक्ष्मजीवों के आक्रमण और प्रजनन को कम कर सकती है, मांस उत्पादों की गुणवत्ता में सुधार कर सकती है और भंडारण अवधि को बढ़ा सकती है। शेल्फ जीवन । जियांग शाओतोंग एट अल। स्टार्च-सोडियम एल्गिनेट मिश्रित झिल्ली समाधान में चाय पॉलीफेनॉल और एलिसिन मिलाया गया, और उन्हें ठंडे पोर्क की ताजगी को संरक्षित करने के लिए उपयोग किया गया, जिसे 19 दिनों से अधिक समय तक 0-4 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहीत किया जा सकता था। कार्टाजेना एट अल. पोर्क स्लाइस के संरक्षण पर निसिन रोगाणुरोधी एजेंट के साथ जोड़े गए कोलेजन खाद्य फिल्म के जीवाणुरोधी प्रभाव की सूचना दी, यह दर्शाता है कि कोलेजन खाद्य फिल्म प्रशीतित पोर्क स्लाइस के नमी प्रवासन को कम कर सकती है, मांस उत्पादों की बासीपन में देरी कर सकती है, और 2% के साथ कोलेजन फिल्म जोड़ सकती है। निसिन का संरक्षण प्रभाव सबसे अच्छा था। वांग रुई एट अल. भंडारण के 16 दिनों के भीतर पीएच, वाष्पशील आधार नाइट्रोजन, लालिमा और गोमांस की कॉलोनियों की कुल संख्या के तुलनात्मक विश्लेषण द्वारा सोडियम एल्गिनेट, चिटोसन और कार्बोक्सिमिथाइल फाइबर के परिवर्तनों का अध्ययन किया गया। ठंडे गोमांस की ताजगी को बनाए रखने के लिए सोडियम विटामिन की तीन प्रकार की खाद्य फिल्मों का उपयोग किया गया था। परिणामों से पता चला कि सोडियम एल्गिनेट की खाद्य फिल्म में आदर्श ताजगी संरक्षण प्रभाव था। कैप्रियोली एट अल. पके हुए टर्की स्तन को सोडियम कैसिनेट खाद्य फिल्म के साथ लपेटा गया और फिर इसे 4 डिग्री सेल्सियस पर प्रशीतित किया गया। अध्ययनों से पता चला है कि सोडियम कैसिनेट खाद्य फिल्म प्रशीतन के दौरान टर्की मांस को धीमा कर सकती है। बासीपन का.

1.1.3.5 जलीय उत्पादों के संरक्षण में अनुप्रयोग

जलीय उत्पादों की गुणवत्ता में गिरावट मुख्य रूप से मुक्त नमी में कमी, स्वाद में गिरावट और जलीय उत्पाद बनावट में गिरावट में प्रकट होती है। जलीय उत्पादों का अपघटन, ऑक्सीकरण, विकृतीकरण और सूक्ष्मजीवी आक्रमण के कारण होने वाली शुष्क खपत जलीय उत्पादों के शेल्फ जीवन को प्रभावित करने वाले सभी महत्वपूर्ण कारक हैं। जमे हुए भंडारण जलीय उत्पादों के संरक्षण के लिए एक सामान्य तरीका है, लेकिन इस प्रक्रिया में कुछ हद तक गुणवत्ता में गिरावट भी होगी, जो मीठे पानी की मछली के लिए विशेष रूप से गंभीर है।

जलीय उत्पादों का खाद्य फिल्म संरक्षण 1970 के दशक के अंत में शुरू हुआ और अब इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। खाद्य फिल्म जमे हुए जलीय उत्पादों को प्रभावी ढंग से संरक्षित कर सकती है, पानी की कमी को कम कर सकती है, और वसा ऑक्सीकरण को रोकने के लिए एंटीऑक्सिडेंट के साथ भी जोड़ा जा सकता है, जिससे शेल्फ जीवन और शेल्फ जीवन का विस्तार करने का उद्देश्य प्राप्त होता है। मीनाचिसुंदरम एट अल। स्टार्च को एक मैट्रिक्स के रूप में उपयोग करके एक स्टार्च-आधारित मिश्रित खाद्य फिल्म तैयार की गई और इसमें लौंग और दालचीनी जैसे मसाले जोड़े गए, और इसका उपयोग सफेद झींगा के संरक्षण के लिए किया गया। परिणामों से पता चला कि खाद्य स्टार्च फिल्म सूक्ष्मजीवों के विकास को प्रभावी ढंग से रोक सकती है, वसा ऑक्सीकरण को धीमा कर सकती है, 10 डिग्री सेल्सियस और 4 डिग्री सेल्सियस पर प्रशीतित सफेद झींगा के शेल्फ जीवन को क्रमशः 14 और 12 दिनों तक बढ़ा सकती है। चेंग युआनयुआन और अन्य ने पुलुलान समाधान के परिरक्षक का अध्ययन किया और मीठे पानी की मछली का परीक्षण किया। संरक्षण प्रभावी ढंग से सूक्ष्मजीवों के विकास को रोक सकता है, मछली प्रोटीन और वसा के ऑक्सीकरण को धीमा कर सकता है, और उत्कृष्ट संरक्षण प्रभाव डाल सकता है। यूनुस एट अल. एक जिलेटिन खाद्य फिल्म के साथ लेपित इंद्रधनुष ट्राउट जिसमें बे पत्ती आवश्यक तेल जोड़ा गया था, और 4 डिग्री सेल्सियस पर प्रशीतित संरक्षण के प्रभाव का अध्ययन किया। परिणामों से पता चला कि जिलेटिन खाद्य फिल्म 22 दिनों तक रेनबो ट्राउट की गुणवत्ता बनाए रखने में प्रभावी थी। कब का । वांग सिवेई एट अल। मुख्य सामग्री के रूप में सोडियम एल्गिनेट, चिटोसन और सीएमसी का उपयोग किया जाता है, खाद्य फिल्म तरल तैयार करने के लिए स्टीयरिक एसिड मिलाया जाता है, और ताजगी के लिए पेनेअस वन्नामेई को कोट करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है। अध्ययन से पता चला कि सीएमसी और चिटोसन तरल की मिश्रित फिल्म में अच्छा संरक्षण प्रभाव होता है और शेल्फ जीवन को लगभग 2 दिनों तक बढ़ाया जा सकता है। यांग शेंगपिंग और अन्य ने ताजा हेयरटेल के प्रशीतन और संरक्षण के लिए चिटोसन-चाय पॉलीफेनॉल खाद्य फिल्म का उपयोग किया, जो हेयरटेल की सतह पर बैक्टीरिया के प्रजनन को प्रभावी ढंग से रोक सकता है, वाष्पशील हाइड्रोक्लोरिक एसिड के गठन में देरी कर सकता है, और हेयरटेल के शेल्फ जीवन को बढ़ा सकता है। लगभग 12 दिन.

1.1.3.6 तले हुए भोजन में उपयोग

डीप फ्राइड फूड बड़े उत्पादन के साथ व्यापक रूप से लोकप्रिय रेडी-टू-ईट फूड है। इसे पॉलीसेकेराइड और प्रोटीन खाद्य फिल्म से लपेटा जाता है, जो तलने की प्रक्रिया के दौरान भोजन के रंग को बदलने से रोक सकता है और तेल की खपत को कम कर सकता है। ऑक्सीजन और नमी का प्रवेश [80]। तले हुए भोजन को गेलन गम के साथ लेप करने से तेल की खपत 35% -63% तक कम हो सकती है, जैसे कि साशिमी को तलते समय, यह तेल की खपत को 63% तक कम कर सकता है; आलू के चिप्स तलते समय तेल की खपत 35%-63% तक कम हो सकती है। ईंधन की खपत में 60% की कमी, आदि। [81]।

सिंगथोंग एट अल. सोडियम एल्गिनेट, कार्बोक्सिमिथाइल सेलूलोज़ और पेक्टिन जैसे पॉलीसेकेराइड की खाद्य फिल्में बनाई गईं, जिनका उपयोग तले हुए केले के स्ट्रिप्स की कोटिंग के लिए किया गया, और तलने के बाद तेल अवशोषण दर का अध्ययन किया गया। परिणामों से पता चला कि पेक्टिन और कार्बोक्सिल मिथाइलसेलुलोज के साथ लेपित तले हुए केले के स्ट्रिप्स ने बेहतर संवेदी गुणवत्ता दिखाई, जिनमें से पेक्टिन खाद्य फिल्म का तेल अवशोषण को कम करने पर सबसे अच्छा प्रभाव पड़ा [82]। होलौनिया एट अल. तली हुई चिकन पट्टिका की सतह पर तेल की खपत, मुक्त फैटी एसिड सामग्री और तलने के तेल में रंग मूल्य में परिवर्तन का अध्ययन करने के लिए लेपित एचपीएमसी और एमसी फिल्में। प्री-कोटिंग तेल अवशोषण को कम कर सकती है और तेल जीवन में सुधार कर सकती है [83]। शेंग मीक्सियांग एट अल। सीएमसी, चिटोसन और सोयाबीन प्रोटीन आइसोलेट की खाद्य फिल्में बनाईं, लेपित आलू के चिप्स बनाए और आलू के चिप्स के तेल अवशोषण, पानी की मात्रा, रंग, एक्रिलामाइड सामग्री और संवेदी गुणवत्ता का अध्ययन करने के लिए उन्हें उच्च तापमान पर तला। परिणामों से पता चला कि सोयाबीन प्रोटीन पृथक खाद्य फिल्म तले हुए आलू के चिप्स की तेल खपत को कम करने पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है, और चिटोसन खाद्य फिल्म एक्रिलामाइड सामग्री को कम करने पर बेहतर प्रभाव डालती है [84]। साल्वाडोर एट अल. तले हुए स्क्विड रिंग्स की सतह को गेहूं स्टार्च, संशोधित मकई स्टार्च, डेक्सट्रिन और ग्लूटेन के साथ लेपित करें, जिससे स्क्विड रिंग्स के कुरकुरापन में सुधार हो सकता है और तेल अवशोषण दर कम हो सकती है [85]।

1.1.3.7 पके हुए माल में अनुप्रयोग

पके हुए माल की उपस्थिति में सुधार करने के लिए खाद्य फिल्म का उपयोग चिकनी कोटिंग के रूप में किया जा सकता है; पके हुए माल के शेल्फ जीवन को बेहतर बनाने के लिए नमी, ऑक्सीजन, ग्रीस आदि में बाधा के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, चिटोसन खाद्य फिल्म का उपयोग ब्रेड की सतह पर कोटिंग करने के लिए किया जाता है, इसे कुरकुरा स्नैक्स और स्नैक्स के लिए चिपकने वाले के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, भुनी हुई मूंगफली को अक्सर नमक और मसालों की परत चढ़ाने के लिए चिपकने वाले पदार्थों से लेपित किया जाता है [87]।

क्रिस्टोस एट अल. सोडियम एल्गिनेट और व्हे प्रोटीन की खाद्य फिल्में बनाईं और उन्हें लैक्टोबैसिलस रमनोसस प्रोबायोटिक ब्रेड की सतह पर लेपित किया। अध्ययन से पता चला कि प्रोबायोटिक्स की जीवित रहने की दर में काफी सुधार हुआ है, लेकिन दो प्रकार की ब्रेड में पाचन तंत्र बहुत समान हैं, इसलिए खाद्य फिल्म की कोटिंग ब्रेड की बनावट, स्वाद और थर्मोफिजिकल गुणों में बदलाव नहीं करती है [88]। पनुवत एट अल. एक खाद्य मिश्रित फिल्म तैयार करने के लिए मिथाइल सेलूलोज़ मैट्रिक्स में भारतीय आंवले के अर्क को मिलाया, और भुने हुए काजू की ताजगी को बनाए रखने के लिए इसका उपयोग किया। परिणामों से पता चला कि मिश्रित खाद्य फिल्म भंडारण के दौरान भुने हुए काजू को प्रभावी ढंग से रोक सकती है। गुणवत्ता ख़राब हो गई और भुने हुए काजू की शेल्फ लाइफ 90 दिनों तक बढ़ गई [89]। शू एट अल. सोडियम कैसिनेट और ग्लिसरीन के साथ एक पारदर्शी और लचीली खाद्य फिल्म बनाई, और इसके यांत्रिक गुणों, पानी की पारगम्यता और पके हुए ब्रेड स्लाइस पर इसके पैकेजिंग प्रभाव का अध्ययन किया। परिणामों से पता चला कि सोडियम कैसिनेट की खाद्य फिल्म पके हुए ब्रेड को लपेटती है। ब्रेडिंग के बाद, कमरे के तापमान पर भंडारण के 6 घंटे के भीतर इसकी कठोरता को कम किया जा सकता है [90]। डू एट अल. भुने हुए चिकन को लपेटने के लिए पौधों के आवश्यक तेलों के साथ सेब आधारित खाद्य फिल्म और टमाटर आधारित खाद्य फिल्म का उपयोग किया जाता है, जिससे न केवल चिकन को भूनने से पहले सूक्ष्मजीवों के विकास को रोका जाता है, बल्कि भूनने के बाद चिकन का स्वाद भी बढ़ जाता है [91]। जावनमार्ड एट अल। गेहूं के स्टार्च की एक खाद्य फिल्म तैयार की और पके हुए पिस्ते के दानों को लपेटने के लिए इसका उपयोग किया। परिणामों से पता चला कि खाद्य स्टार्च फिल्म नट्स की ऑक्सीडेटिव बासीपन को रोक सकती है, नट्स की गुणवत्ता में सुधार कर सकती है और उनके शेल्फ जीवन को बढ़ा सकती है [92]। माजिद एट अल. भुनी हुई मूंगफली को कोट करने के लिए मट्ठा प्रोटीन खाद्य फिल्म का उपयोग किया जाता है, जो ऑक्सीजन अवरोध को बढ़ा सकता है, मूंगफली की बासीपन को कम कर सकता है, भुनी हुई मूंगफली की भंगुरता में सुधार कर सकता है, और इसकी भंडारण अवधि को बढ़ा सकता है [93]।

1.1.3.8 कन्फेक्शनरी उत्पादों में अनुप्रयोग

कैंडी उद्योग में अस्थिर घटकों के प्रसार के लिए उच्च आवश्यकताएं हैं, इसलिए चॉकलेट और पॉलिश सतहों वाली कैंडी के लिए, वाष्पशील घटकों वाले कोटिंग तरल को बदलने के लिए पानी में घुलनशील खाद्य फिल्मों का उपयोग करना आवश्यक है। खाद्य पैकेजिंग फिल्म ऑक्सीजन और नमी के प्रवासन को कम करने के लिए कैंडी की सतह पर एक चिकनी सुरक्षात्मक फिल्म बना सकती है [19]। कन्फेक्शनरी में मट्ठा प्रोटीन खाद्य फिल्मों का उपयोग इसके अस्थिर घटकों के प्रसार को काफी कम कर सकता है। जब चॉकलेट का उपयोग कुकीज़ और पीनट बटर जैसे तैलीय खाद्य पदार्थों को घेरने के लिए किया जाता है, तो तेल चॉकलेट की बाहरी परत में चला जाएगा, जिससे चॉकलेट चिपचिपी हो जाएगी और "रिवर्स फ्रॉस्ट" की घटना होगी, लेकिन आंतरिक सामग्री सूख जाएगी, जिसके परिणामस्वरूप इसके स्वाद में परिवर्तन. ग्रीस अवरोधक फ़ंक्शन के साथ खाद्य फिल्म पैकेजिंग सामग्री की एक परत जोड़ने से इस समस्या का समाधान हो सकता है [94]।

नेल्सन एट अल. कई लिपिड युक्त कैंडीज को कोट करने के लिए मिथाइलसेल्यूलोज खाद्य फिल्म का उपयोग किया गया और बहुत कम लिपिड पारगम्यता दिखाई गई, जिससे चॉकलेट में फ्रॉस्टिंग की घटना को रोक दिया गया [95]। मेयर्स ने च्यूइंग गम पर हाइड्रोजेल-वैक्स बाइलेयर खाद्य फिल्म लगाई, जो इसके आसंजन में सुधार कर सकती है, पानी के वाष्पीकरण को कम कर सकती है, और इसके शेल्फ जीवन को बढ़ा सकती है [21]। फादिनी एट अल द्वारा तैयार किया गया पानी। डिकोलाजेन-कोकोआ मक्खन खाद्य मिश्रित फिल्म का अध्ययन इसके यांत्रिक गुणों और पानी की पारगम्यता के लिए किया गया था, और इसका उपयोग अच्छे परिणामों के साथ चॉकलेट उत्पादों के लिए एक कोटिंग के रूप में किया गया था [96]।

1.1.4 सेलूलोज़-आधारित खाद्य फ़िल्में

सेलूलोज़-आधारित खाद्य फिल्म एक प्रकार की खाद्य फिल्म है जो मुख्य कच्चे माल के रूप में प्रकृति में सबसे प्रचुर मात्रा में सेलूलोज़ और इसके डेरिवेटिव से बनाई जाती है। सेलूलोज़-आधारित खाद्य फिल्म गंधहीन और स्वादहीन होती है, और इसमें अच्छी यांत्रिक शक्ति, तेल अवरोधक गुण, पारदर्शिता, लचीलापन और अच्छे गैस अवरोधक गुण होते हैं। हालाँकि, सेल्युलोज की हाइड्रोफिलिक प्रकृति के कारण, सेल्युलोज-आधारित खाद्य फिल्म का प्रतिरोध जल प्रदर्शन आम तौर पर अपेक्षाकृत खराब होता है [82, 97-99]।

खाद्य उद्योग के उत्पादन में अपशिष्ट पदार्थों से बनी सेलूलोज़-आधारित खाद्य फिल्म उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ खाद्य पैकेजिंग फिल्में प्राप्त कर सकती है, और उत्पादों के अतिरिक्त मूल्य को बढ़ाने के लिए अपशिष्ट पदार्थों का पुन: उपयोग कर सकती है। फरेरा एट अल. सेलूलोज़-आधारित खाद्य मिश्रित फिल्म तैयार करने के लिए आलू के छिलके के पाउडर के साथ फल और सब्जी के अवशेष पाउडर को मिश्रित किया, और ताजगी बनाए रखने के लिए इसे नागफनी के लेप पर लगाया, और अच्छे परिणाम प्राप्त किए [62]। टैन हुइज़ी एट अल। आधार सामग्री के रूप में बीन के छिलके से निकाले गए आहार फाइबर का उपयोग किया जाता है और सोयाबीन फाइबर की एक खाद्य फिल्म तैयार करने के लिए एक निश्चित मात्रा में गाढ़ा पदार्थ मिलाया जाता है, जिसमें अच्छे यांत्रिक गुण और अवरोधक गुण होते हैं [100], जिसका उपयोग मुख्य रूप से फास्ट फूड नूडल सीज़निंग की पैकेजिंग के लिए किया जाता है। , सामग्री पैकेज को सीधे गर्म पानी में घोलना सुविधाजनक और पौष्टिक है।

पानी में घुलनशील सेल्युलोज डेरिवेटिव, जैसे मिथाइल सेल्युलोज (एमसी), कार्बोक्सिमिथाइल सेल्युलोज (सीएमसी) और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइल सेल्युलोज (एचपीएमसी), एक सतत मैट्रिक्स बना सकते हैं और आमतौर पर खाद्य फिल्मों के विकास और अनुसंधान में उपयोग किए जाते हैं। जिओ नाइयू एट अल। एमसी को मुख्य फिल्म बनाने वाले सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किया जाता है, पॉलीथीन ग्लाइकोल और कैल्शियम क्लोराइड और अन्य सहायक सामग्री को जोड़ा जाता है, कास्टिंग विधि द्वारा एमसी खाद्य फिल्म तैयार की जाती है, और इसे ओलेक्रानोन के संरक्षण के लिए लागू किया जाता है, जो ओलेक्रानोन के मुंह को लम्बा खींच सकता है। आड़ू की शेल्फ लाइफ 4.5 दिन है [101]। एस्माईली एट अल. कास्टिंग द्वारा एमसी खाद्य फिल्म तैयार की और इसे पौधे के आवश्यक तेल माइक्रोकैप्सूल की कोटिंग पर लगाया। परिणामों से पता चला कि एमसी फिल्म में अच्छा तेल-अवरोधक प्रभाव होता है और फैटी एसिड को खराब होने से बचाने के लिए इसे खाद्य पैकेजिंग पर लगाया जा सकता है [102]। तियान एट अल. स्टीयरिक एसिड और असंतृप्त फैटी एसिड के साथ संशोधित एमसी खाद्य फिल्में, जो एमसी खाद्य फिल्मों के जल-अवरोधक गुणों में सुधार कर सकती हैं [103]। लाई फेंगयिंग एट अल. एमसी खाद्य फिल्म की फिल्म बनाने की प्रक्रिया और खाद्य फिल्म के अवरोधक गुणों और यांत्रिक गुणों पर विलायक प्रकार के प्रभाव का अध्ययन किया गया [104]।

सीएमसी झिल्लियों में O2, CO2 और तेलों के लिए अच्छे अवरोधक गुण होते हैं, और भोजन और चिकित्सा के क्षेत्र में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है [99]। बिफ़ानी एट अल. सीएमसी झिल्ली तैयार की और झिल्ली के जल अवरोधक गुणों और गैस अवरोधक गुणों पर पत्ती के अर्क के प्रभाव का अध्ययन किया। परिणामों से पता चला कि पत्ती के अर्क को मिलाने से झिल्लियों की नमी और ऑक्सीजन अवरोधक गुणों में काफी सुधार हो सकता है, लेकिन CO2 के लिए नहीं। अवरोधक गुण अर्क की सांद्रता से संबंधित हैं [105]। डी मौरा एट अल. तैयार चिटोसन नैनोकणों ने सीएमसी फिल्मों को मजबूत किया, और मिश्रित फिल्मों की थर्मल स्थिरता, यांत्रिक गुणों और पानी में घुलनशीलता का अध्ययन किया। नतीजे बताते हैं कि चिटोसन नैनोकण सीएमसी फिल्मों के यांत्रिक गुणों और थर्मल स्थिरता में प्रभावी ढंग से सुधार कर सकते हैं। सेक्स [98]. घनबरज़ादेह एट अल। सीएमसी खाद्य फिल्में तैयार कीं और सीएमसी फिल्मों के भौतिक रासायनिक गुणों पर ग्लिसरॉल और ओलिक एसिड के प्रभावों का अध्ययन किया। परिणामों से पता चला कि फिल्मों के अवरोधक गुणों में काफी सुधार हुआ, लेकिन यांत्रिक गुणों और पारदर्शिता में कमी आई [99]। चेंग एट अल. एक कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज-कोंजैक ग्लूकोमैनन खाद्य मिश्रित फिल्म तैयार की, और मिश्रित फिल्म के भौतिक रासायनिक गुणों पर ताड़ के तेल के प्रभाव का अध्ययन किया। परिणामों से पता चला कि छोटे लिपिड माइक्रोस्फीयर समग्र फिल्म को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकते हैं। सतह की हाइड्रोफोबिसिटी और पानी के अणु पारगम्य चैनल की वक्रता झिल्ली के नमी अवरोधक प्रदर्शन में सुधार कर सकती है [106]।

एचपीएमसी में फिल्म बनाने के अच्छे गुण हैं, और इसकी फिल्म लचीली, पारदर्शी, रंगहीन और गंधहीन है, और इसमें अच्छे तेल-अवरोधक गुण हैं, लेकिन इसके यांत्रिक गुणों और जल-अवरोधक गुणों में सुधार की आवश्यकता है। ज़ुनिगा एट अल द्वारा अध्ययन। दिखाया गया है कि एचपीएमसी फिल्म बनाने वाले समाधान की प्रारंभिक सूक्ष्म संरचना और स्थिरता फिल्म की सतह और आंतरिक संरचना को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती है, और जिस तरह से फिल्म संरचना के निर्माण के दौरान तेल की बूंदें प्रवेश करती हैं, वह प्रकाश संप्रेषण और सतह गतिविधि को काफी प्रभावित कर सकती है। पतली परत। एजेंट को जोड़ने से फिल्म बनाने वाले समाधान की स्थिरता में सुधार हो सकता है, जो बदले में फिल्म की सतह संरचना और ऑप्टिकल गुणों को प्रभावित करता है, लेकिन यांत्रिक गुणों और वायु पारगम्यता को कम नहीं करता है [107]। क्लैंगमुआंग एट अल। एचपीएमसी फिल्म के यांत्रिक गुणों और बाधा गुणों को बेहतर बनाने के लिए एचपीएमसी खाद्य फिल्म को बढ़ाने और संशोधित करने के लिए जैविक रूप से संशोधित मिट्टी और मोम का उपयोग किया जाता है। अध्ययन से पता चला कि मोम और मिट्टी के संशोधन के बाद, एचपीएमसी खाद्य फिल्म के यांत्रिक गुण खाद्य फिल्म के तुलनीय थे। नमी घटकों के प्रदर्शन में सुधार हुआ [108]। डोगन एट अल. एचपीएमसी खाद्य फिल्म तैयार की, और एचपीएमसी फिल्म को बढ़ाने और संशोधित करने के लिए माइक्रोक्रिस्टलाइन सेलूलोज़ का उपयोग किया, और फिल्म की जल पारगम्यता और यांत्रिक गुणों का अध्ययन किया। परिणामों से पता चला कि संशोधित फिल्म के नमी अवरोधक गुणों में महत्वपूर्ण बदलाव नहीं आया। , लेकिन इसके यांत्रिक गुणों में काफी सुधार हुआ है [109]। चोई एट अल. खाद्य मिश्रित फिल्म तैयार करने के लिए एचपीएमसी मैट्रिक्स में अजवायन की पत्ती और बरगामोट आवश्यक तेल मिलाया, और इसे ताजा प्लम के कोटिंग संरक्षण के लिए लागू किया। अध्ययन से पता चला कि खाद्य मिश्रित फिल्म प्लम की श्वसन को प्रभावी ढंग से रोक सकती है, एथिलीन के उत्पादन को कम कर सकती है, वजन घटाने की दर को कम कर सकती है और प्लम की गुणवत्ता में सुधार कर सकती है [110]। एस्टेघलाल एट अल. खाद्य मिश्रित फिल्में तैयार करने के लिए एचपीएमसी को जिलेटिन के साथ मिश्रित किया और खाद्य मिश्रित फिल्मों का अध्ययन किया। एचपीएमसी जिलेटिन के भौतिक रासायनिक गुणों, यांत्रिक गुणों और अनुकूलता से पता चला कि एचपीएमसी जिलेटिन मिश्रित फिल्मों के तन्य गुणों में महत्वपूर्ण बदलाव नहीं हुआ, जिसका उपयोग औषधीय कैप्सूल की तैयारी में किया जा सकता है [111]। विलाक्रेस एट अल. एचपीएमसी-कसावा स्टार्च खाद्य मिश्रित फिल्मों के यांत्रिक गुणों, गैस अवरोधक गुणों और जीवाणुरोधी गुणों का अध्ययन किया। परिणामों से पता चला कि मिश्रित फिल्मों में अच्छे ऑक्सीजन अवरोधक गुण और जीवाणुरोधी प्रभाव थे [112]। ब्यून एट अल. शेलैक-एचपीएमसी मिश्रित झिल्लियाँ तैयार की गईं, और मिश्रित झिल्लियों पर इमल्सीफायर के प्रकारों और शेलैक सांद्रता के प्रभावों का अध्ययन किया। इमल्सीफायर ने मिश्रित झिल्ली के जल-अवरुद्ध गुणों को कम कर दिया, लेकिन इसके यांत्रिक गुणों में उल्लेखनीय कमी नहीं आई; शेलैक को शामिल करने से एचपीएमसी झिल्ली की थर्मल स्थिरता में काफी सुधार हुआ, और शेलैक एकाग्रता में वृद्धि के साथ इसका प्रभाव बढ़ गया [113]।

1.1.5 स्टार्च-आधारित खाद्य फिल्में

खाद्य फिल्मों की तैयारी के लिए स्टार्च एक प्राकृतिक बहुलक है। इसमें व्यापक स्रोत, कम कीमत, जैव अनुकूलता और पोषण मूल्य के फायदे हैं, और इसका व्यापक रूप से खाद्य और दवा उद्योगों में उपयोग किया जाता है [114-117]। हाल ही में, खाद्य भंडारण और संरक्षण के लिए शुद्ध स्टार्च खाद्य फिल्मों और स्टार्च-आधारित खाद्य मिश्रित फिल्मों पर शोध एक के बाद एक सामने आए हैं [118]। उच्च एमाइलोज स्टार्च और इसके हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेटेड संशोधित स्टार्च स्टार्च-आधारित खाद्य फिल्मों की तैयारी के लिए मुख्य सामग्री हैं [119]। स्टार्च का प्रतिगामी होना इसकी फिल्म बनाने की क्षमता का मुख्य कारण है। एमाइलोज़ सामग्री जितनी अधिक होगी, अंतर-आण्विक बंधन उतना ही मजबूत होगा, प्रतिगामी उत्पादन करना उतना ही आसान होगा, और फिल्म बनाने की संपत्ति बेहतर होगी, और फिल्म की अंतिम तन्य शक्ति बेहतर होगी। बड़ा. एमाइलोज़ कम ऑक्सीजन पारगम्यता के साथ पानी में घुलनशील फिल्में बना सकता है, और उच्च तापमान वाले वातावरण में उच्च-एमाइलोज़ फिल्मों के अवरोधक गुण कम नहीं होंगे, जो प्रभावी रूप से पैक किए गए भोजन की रक्षा कर सकते हैं [120]।

स्टार्च खाद्य फिल्म, रंगहीन और गंधहीन, इसमें अच्छी पारदर्शिता, पानी में घुलनशीलता और गैस अवरोधक गुण होते हैं, लेकिन यह अपेक्षाकृत मजबूत हाइड्रोफिलिसिटी और खराब नमी अवरोधक गुण दिखाता है, इसलिए इसका उपयोग मुख्य रूप से खाद्य ऑक्सीजन और तेल अवरोधक पैकेजिंग [121-123] में किया जाता है। इसके अलावा, स्टार्च-आधारित झिल्ली उम्र बढ़ने और प्रतिगामी होने की संभावना होती है, और उनके यांत्रिक गुण अपेक्षाकृत खराब होते हैं [124]। उपरोक्त कमियों को दूर करने के लिए, स्टार्च-आधारित खाद्य फिल्मों के गुणों में सुधार करने के लिए स्टार्च को भौतिक, रासायनिक, एंजाइमेटिक, आनुवांशिक और योजक तरीकों से संशोधित किया जा सकता है [114]।

झांग झेंगमाओ एट अल। स्ट्रॉबेरी को कोट करने के लिए अल्ट्रा-फाइन स्टार्च खाद्य फिल्म का उपयोग किया गया और पाया गया कि यह पानी की कमी को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है, घुलनशील चीनी सामग्री में कमी में देरी कर सकता है, और स्ट्रॉबेरी की भंडारण अवधि को प्रभावी ढंग से बढ़ा सकता है [125]। गार्सिया एट अल. संशोधित स्टार्च फिल्म बनाने वाला तरल प्राप्त करने के लिए विभिन्न श्रृंखला अनुपातों के साथ संशोधित स्टार्च, जिसका उपयोग ताजा स्ट्रॉबेरी कोटिंग फिल्म संरक्षण के लिए किया गया था। दर और क्षय दर अनकोटेड समूह की तुलना में बेहतर थी [126]। घनबरज़ादेह एट अल। साइट्रिक एसिड क्रॉस-लिंकिंग द्वारा संशोधित स्टार्च और रासायनिक रूप से क्रॉस-लिंक्ड संशोधित स्टार्च फिल्म प्राप्त की गई। अध्ययनों से पता चला है कि क्रॉस-लिंकिंग संशोधन के बाद, स्टार्च फिल्मों के नमी अवरोधक गुणों और यांत्रिक गुणों में सुधार हुआ था [127]। गाओ क्यून्यू एट अल। स्टार्च का एंजाइमैटिक हाइड्रोलिसिस उपचार किया गया और स्टार्च खाद्य फिल्म प्राप्त की गई, और इसके यांत्रिक गुणों जैसे तन्य शक्ति, बढ़ाव और तह प्रतिरोध में वृद्धि हुई, और एंजाइम कार्रवाई समय में वृद्धि के साथ नमी अवरोध प्रदर्शन में वृद्धि हुई। उल्लेखनीय रूप से सुधार हुआ [128]। पारा एट अल. अच्छे यांत्रिक गुणों और कम जल वाष्प संचरण दर के साथ एक खाद्य फिल्म तैयार करने के लिए टैपिओका स्टार्च में एक क्रॉस-लिंकिंग एजेंट जोड़ा गया [129]। फोंसेका एट अल. आलू स्टार्च को ऑक्सीकृत करने के लिए सोडियम हाइपोक्लोराइट का उपयोग किया और ऑक्सीकृत स्टार्च की एक खाद्य फिल्म तैयार की। अध्ययन से पता चला कि इसकी जल वाष्प संचरण दर और पानी में घुलनशीलता काफी कम हो गई थी, जिसे उच्च जल गतिविधि वाले भोजन की पैकेजिंग पर लागू किया जा सकता है [130]।

स्टार्च को अन्य खाद्य पॉलिमर और प्लास्टिसाइज़र के साथ मिलाना स्टार्च-आधारित खाद्य फिल्मों के गुणों को बेहतर बनाने का एक महत्वपूर्ण तरीका है। वर्तमान में, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले जटिल पॉलिमर ज्यादातर हाइड्रोफिलिक कोलाइड होते हैं, जैसे पेक्टिन, सेलूलोज़, समुद्री शैवाल पॉलीसेकेराइड, चिटोसन, कैरेजेनन और ज़ैंथन गम [131]।

मारिया रोड्रिग्ज एट अल। स्टार्च-आधारित खाद्य फिल्म तैयार करने के लिए मुख्य सामग्री के रूप में आलू स्टार्च और प्लास्टिसाइज़र या सर्फेक्टेंट का उपयोग किया जाता है, जिससे पता चलता है कि प्लास्टिसाइज़र फिल्म लचीलेपन को बढ़ा सकते हैं और सर्फेक्टेंट फिल्म के खिंचाव को कम कर सकते हैं [132]। सैंटाना एट अल. कसावा स्टार्च खाद्य फिल्मों को बढ़ाने और संशोधित करने के लिए नैनोफाइबर का उपयोग किया, और बेहतर यांत्रिक गुणों, बाधा गुणों और थर्मल स्थिरता के साथ स्टार्च-आधारित खाद्य मिश्रित फिल्में प्राप्त कीं [133]। अज़ेवेदो एट अल. एक समान फिल्म सामग्री तैयार करने के लिए थर्मोप्लास्टिक स्टार्च के साथ मट्ठा प्रोटीन को मिश्रित किया जाता है, जो दर्शाता है कि मट्ठा प्रोटीन और थर्मोप्लास्टिक स्टार्च में मजबूत इंटरफेशियल आसंजन होता है, और मट्ठा प्रोटीन स्टार्च की उपलब्धता में काफी सुधार कर सकता है। खाद्य फिल्मों के जल-अवरोधक और यांत्रिक गुण [134]। एधिरेज एट अल. एक टैपिओका स्टार्च-आधारित खाद्य फिल्म तैयार की, और फिल्म की भौतिक और रासायनिक संरचना, यांत्रिक गुणों और थर्मल गुणों पर प्लास्टिसाइज़र के प्रभाव का अध्ययन किया। नतीजे बताते हैं कि प्लास्टिसाइज़र का प्रकार और सांद्रता टैपिओका स्टार्च फिल्म को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती है। यूरिया और ट्राइथिलीन ग्लाइकोल जैसे अन्य प्लास्टिसाइज़र की तुलना में, पेक्टिन में सबसे अच्छा प्लास्टिसाइजिंग प्रभाव होता है, और पेक्टिन-प्लास्टिकयुक्त स्टार्च फिल्म में अच्छे पानी-अवरुद्ध गुण होते हैं [135]। सबेरी एट अल. खाद्य मिश्रित फिल्मों की तैयारी के लिए मटर स्टार्च, ग्वार गम और ग्लिसरीन का उपयोग किया जाता है। परिणामों से पता चला कि मटर स्टार्च ने फिल्म की मोटाई, घनत्व, सामंजस्य, जल पारगम्यता और तन्य शक्ति में प्रमुख भूमिका निभाई। ग्वार गम यह झिल्ली की तन्य शक्ति और लोचदार मापांक को प्रभावित कर सकता है, और ग्लिसरॉल झिल्ली के लचीलेपन में सुधार कर सकता है [136]। जी एट अल. स्टार्च-आधारित जीवाणुरोधी फिल्म तैयार करने के लिए चिटोसन और मकई स्टार्च को मिश्रित किया, और कैल्शियम कार्बोनेट नैनोकणों को जोड़ा। अध्ययन से पता चला कि स्टार्च और चिटोसन के बीच अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड बने थे, और फिल्म के यांत्रिक गुण थे और जीवाणुरोधी गुणों में वृद्धि हुई थी [137]। मीरा एट अल. काओलिन नैनोकणों के साथ मकई स्टार्च खाद्य जीवाणुरोधी फिल्म को बढ़ाया और संशोधित किया गया, और मिश्रित फिल्म के यांत्रिक और थर्मल गुणों में सुधार किया गया, और जीवाणुरोधी प्रभाव प्रभावित नहीं हुआ [138]। ओर्टेगा-टोरो एट अल। खाद्य फिल्म तैयार करने के लिए स्टार्च में एचपीएमसी मिलाया और साइट्रिक एसिड मिलाया। अध्ययन से पता चला है कि एचपीएमसी और साइट्रिक एसिड को जोड़ने से स्टार्च की उम्र बढ़ने को प्रभावी ढंग से रोका जा सकता है और खाद्य फिल्म की जल पारगम्यता कम हो सकती है, लेकिन ऑक्सीजन अवरोधक गुण कम हो जाते हैं [139]।

1.2 पॉलिमर हाइड्रोजेल

हाइड्रोजेल त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना वाले हाइड्रोफिलिक पॉलिमर का एक वर्ग है जो पानी में अघुलनशील होते हैं लेकिन पानी से फूल सकते हैं। मैक्रोस्कोपिक रूप से, हाइड्रोजेल का एक निश्चित आकार होता है, यह प्रवाहित नहीं हो सकता है और यह एक ठोस पदार्थ है। सूक्ष्मदर्शी रूप से, पानी में घुलनशील अणुओं को हाइड्रोजेल में विभिन्न आकृतियों और आकारों में वितरित किया जा सकता है और विभिन्न प्रसार दरों पर फैलाया जा सकता है, इसलिए हाइड्रोजेल एक समाधान के गुणों को प्रदर्शित करता है। हाइड्रोजेल की आंतरिक संरचना में सीमित ताकत होती है और यह आसानी से नष्ट हो जाती है। यह ठोस और तरल के बीच की अवस्था में होता है। इसमें ठोस के समान लोच होती है, और यह वास्तविक ठोस से स्पष्ट रूप से भिन्न होता है।

1.2.1 पॉलिमर हाइड्रोजेल का अवलोकन

1.2.1.1 पॉलिमर हाइड्रोजेल का वर्गीकरण

पॉलिमर हाइड्रोजेल एक त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना है जो पॉलिमर अणुओं के बीच भौतिक या रासायनिक क्रॉस-लिंकिंग द्वारा बनाई जाती है [143-146]। यह स्वयं को फुलाने के लिए पानी में बड़ी मात्रा में पानी को अवशोषित करता है, और साथ ही, यह अपनी त्रि-आयामी संरचना को बनाए रख सकता है और पानी में अघुलनशील हो सकता है। पानी।

हाइड्रोजेल को वर्गीकृत करने के कई तरीके हैं। क्रॉस-लिंकिंग गुणों में अंतर के आधार पर, उन्हें भौतिक जैल और रासायनिक जैल में विभाजित किया जा सकता है। भौतिक जैल अपेक्षाकृत कमजोर हाइड्रोजन बांड, आयनिक बांड, हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन, वैन डेर वाल्स बलों और बहुलक आणविक श्रृंखलाओं और अन्य भौतिक बलों के बीच भौतिक उलझाव से बनते हैं, और विभिन्न बाहरी वातावरणों में समाधान में परिवर्तित किए जा सकते हैं। इसे प्रतिवर्ती जेल कहा जाता है; रासायनिक जेल आमतौर पर एक स्थायी त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना होती है जो गर्मी, प्रकाश, सर्जक आदि की उपस्थिति में सहसंयोजक बंधन जैसे रासायनिक बंधनों के क्रॉस-लिंकिंग द्वारा बनाई जाती है। जेल बनने के बाद, यह अपरिवर्तनीय और स्थायी होता है, जिसे के रूप में भी जाना जाता है सच्चे घनीभूत के लिए [147-149]। भौतिक जैल को आम तौर पर रासायनिक संशोधन की आवश्यकता नहीं होती है और उनमें विषाक्तता कम होती है, लेकिन उनके यांत्रिक गुण अपेक्षाकृत खराब होते हैं और बड़े बाहरी तनाव का सामना करना मुश्किल होता है; रासायनिक जैल में आमतौर पर बेहतर स्थिरता और यांत्रिक गुण होते हैं।

विभिन्न स्रोतों के आधार पर, हाइड्रोजेल को सिंथेटिक पॉलीमर हाइड्रोजेल और प्राकृतिक पॉलीमर हाइड्रोजेल में विभाजित किया जा सकता है। सिंथेटिक पॉलिमर हाइड्रोजेल सिंथेटिक पॉलिमर के रासायनिक पोलीमराइजेशन द्वारा निर्मित हाइड्रोजेल हैं, जिनमें मुख्य रूप से पॉलीएक्रेलिक एसिड, पॉलीविनाइल एसीटेट, पॉलीएक्रिलामाइड, पॉलीइथाइलीन ऑक्साइड आदि शामिल हैं; प्राकृतिक पॉलिमर हाइड्रोजेल पॉलिमर हाइड्रोजेल प्राकृतिक पॉलिमर जैसे पॉलीसेकेराइड और प्रकृति में प्रोटीन के क्रॉस-लिंकिंग द्वारा बनते हैं, जिसमें सेल्यूलोज, एल्गिनेट, स्टार्च, एगरोज़, हायल्यूरोनिक एसिड, जिलेटिन और कोलेजन [6, 7, 150], 151] शामिल हैं। प्राकृतिक पॉलिमर हाइड्रोजेल में आमतौर पर व्यापक स्रोत, कम कीमत और कम विषाक्तता की विशेषताएं होती हैं, और सिंथेटिक पॉलिमर हाइड्रोजेल आमतौर पर संसाधित करने में आसान होते हैं और बड़ी पैदावार देते हैं।

बाहरी वातावरण की विभिन्न प्रतिक्रियाओं के आधार पर, हाइड्रोजेल को पारंपरिक हाइड्रोजेल और स्मार्ट हाइड्रोजेल में भी विभाजित किया जा सकता है। पारंपरिक हाइड्रोजेल बाहरी वातावरण में परिवर्तन के प्रति अपेक्षाकृत असंवेदनशील होते हैं; स्मार्ट हाइड्रोजेल बाहरी वातावरण में छोटे बदलावों को महसूस कर सकते हैं और भौतिक संरचना और रासायनिक गुणों में संबंधित परिवर्तन उत्पन्न कर सकते हैं [152-156]। तापमान-संवेदनशील हाइड्रोजेल के लिए, पर्यावरण के तापमान के साथ मात्रा बदलती है। आमतौर पर, ऐसे पॉलिमर हाइड्रोजेल में हाइड्रोफिलिक समूह जैसे हाइड्रॉक्सिल, ईथर और एमाइड या हाइड्रोफोबिक समूह जैसे मिथाइल, एथिल और प्रोपाइल होते हैं। बाहरी वातावरण का तापमान जेल अणुओं, हाइड्रोजन बॉन्डिंग और पानी के अणुओं और बहुलक श्रृंखलाओं के बीच हाइड्रोफिलिक या हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन को प्रभावित कर सकता है, जिससे जेल प्रणाली का संतुलन प्रभावित हो सकता है। पीएच-संवेदनशील हाइड्रोजेल के लिए, सिस्टम में आमतौर पर एसिड-बेस संशोधित समूह जैसे कार्बोक्सिल समूह, सल्फोनिक एसिड समूह या अमीनो समूह होते हैं। बदलते पीएच वातावरण में, ये समूह प्रोटॉन को अवशोषित या जारी कर सकते हैं, जिससे जेल में हाइड्रोजन बॉन्डिंग और आंतरिक और बाहरी आयन सांद्रता के बीच अंतर बदल जाता है, जिसके परिणामस्वरूप जेल की मात्रा में परिवर्तन होता है। विद्युत क्षेत्र, चुंबकीय क्षेत्र और प्रकाश-संवेदनशील हाइड्रोजेल के लिए, उनमें क्रमशः पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स, धातु ऑक्साइड और प्रकाश संवेदनशील समूह जैसे कार्यात्मक समूह होते हैं। विभिन्न बाहरी उत्तेजनाओं के तहत, सिस्टम का तापमान या आयनीकरण डिग्री बदल दी जाती है, और फिर जेल की मात्रा तापमान या पीएच-संवेदनशील हाइड्रोजेल के समान सिद्धांत द्वारा बदल दी जाती है।

विभिन्न जेल व्यवहारों के आधार पर, हाइड्रोजेल को शीत-प्रेरित जैल और थर्मल-प्रेरित जैल में विभाजित किया जा सकता है [157]। कोल्ड जेल, जिसे संक्षेप में कोल्ड जेल कहा जाता है, एक मैक्रोमोलेक्यूल है जो उच्च तापमान पर यादृच्छिक कॉइल्स के रूप में मौजूद होता है। शीतलन प्रक्रिया के दौरान, अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड की क्रिया के कारण, धीरे-धीरे पेचदार टुकड़े बनते हैं, जिससे समाधान से प्रक्रिया पूरी होती है। जेल में संक्रमण [158]; थर्मो-प्रेरित जेल, जिसे थर्मल जेल कहा जाता है, कम तापमान पर घोल अवस्था में एक मैक्रोमोलेक्यूल है। हीटिंग प्रक्रिया के दौरान, हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन आदि के माध्यम से एक त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना बनाई जाती है, इस प्रकार जेलेशन संक्रमण पूरा होता है [159], 160]।

हाइड्रोजेल को विभिन्न नेटवर्क गुणों के आधार पर होमोपॉलीमेरिक हाइड्रोजेल, कोपोलिमराइज्ड हाइड्रोजेल और इंटरपेनिट्रेटिंग नेटवर्क हाइड्रोजेल, विभिन्न जेल आकार और बायोडिग्रेडेबल गुणों के आधार पर सूक्ष्म हाइड्रोजेल और मैक्रोस्कोपिक हाइड्रोजेल में भी विभाजित किया जा सकता है। अलग-अलग प्रकार से डिग्रेडेबल हाइड्रोजेल और नॉन-डिग्रेडेबल हाइड्रोजेल में विभाजित किया गया है।

1.2.1.2 प्राकृतिक पॉलिमर हाइड्रोजेल का अनुप्रयोग

प्राकृतिक पॉलिमर हाइड्रोजेल में अच्छी जैव अनुकूलता, उच्च लचीलापन, प्रचुर स्रोत, पर्यावरण के प्रति संवेदनशीलता, उच्च जल प्रतिधारण और कम विषाक्तता की विशेषताएं हैं, और इनका व्यापक रूप से बायोमेडिसिन, खाद्य प्रसंस्करण, पर्यावरण संरक्षण, कृषि और वानिकी उत्पादन में उपयोग किया जाता है। उद्योग और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है [142, 161-165]।

बायोमेडिकल से संबंधित क्षेत्रों में प्राकृतिक पॉलिमर हाइड्रोजेल का अनुप्रयोग। प्राकृतिक पॉलिमर हाइड्रोजेल में अच्छी बायोकम्पैटिबिलिटी, बायोडिग्रेडेबिलिटी होती है और कोई विषाक्त दुष्प्रभाव नहीं होता है, इसलिए उन्हें घाव ड्रेसिंग के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है और सीधे मानव ऊतकों से संपर्क किया जा सकता है, जो इन विट्रो में सूक्ष्मजीवों के आक्रमण को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है, शरीर के तरल पदार्थ के नुकसान को रोक सकता है और ऑक्सीजन की अनुमति दे सकता है। गुजरना. घाव भरने को बढ़ावा देता है; आरामदायक पहनने, अच्छी ऑक्सीजन पारगम्यता और नेत्र रोगों के सहायक उपचार के लाभों के साथ, कॉन्टैक्ट लेंस तैयार करने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है [166, 167]। प्राकृतिक पॉलिमर जीवित ऊतकों की संरचना के समान होते हैं और मानव शरीर के सामान्य चयापचय में भाग ले सकते हैं, इसलिए ऐसे हाइड्रोजेल का उपयोग ऊतक इंजीनियरिंग मचान सामग्री, ऊतक इंजीनियरिंग उपास्थि मरम्मत आदि के रूप में किया जा सकता है। ऊतक इंजीनियरिंग मचानों को पूर्व में वर्गीकृत किया जा सकता है- आकार और इंजेक्शन-मोल्ड मचान। प्री-मोल्डेड स्टेंट पानी का उपयोग करते हैं, जेल की विशेष त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना इसे कोशिकाओं के लिए एक विशिष्ट और पर्याप्त विकास स्थान प्रदान करते हुए जैविक ऊतकों में एक निश्चित सहायक भूमिका निभाने में सक्षम बनाती है, और कोशिका वृद्धि, विभेदन और गिरावट को भी प्रेरित कर सकती है। मानव शरीर द्वारा अवशोषण [168]। इंजेक्शन-मोल्डेड स्टेंट हाइड्रोजेल के चरण संक्रमण व्यवहार का उपयोग करके प्रवाहित समाधान अवस्था में इंजेक्ट किए जाने के बाद तेजी से जैल बनाते हैं, जो रोगियों के दर्द को कम कर सकता है [169]। कुछ प्राकृतिक पॉलिमर हाइड्रोजेल पर्यावरण की दृष्टि से संवेदनशील होते हैं, इसलिए उन्हें व्यापक रूप से दवा-नियंत्रित रिलीज सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है, ताकि उनमें समाहित दवाओं को मानव शरीर के आवश्यक भागों में समयबद्ध और मात्रात्मक तरीके से जारी किया जा सके, जिससे विषाक्त और दुष्प्रभाव को कम किया जा सके। मानव शरीर पर दवाओं का प्रभाव [170]।

खाद्य-संबंधित क्षेत्रों में प्राकृतिक पॉलिमर हाइड्रोजेल का अनुप्रयोग। प्राकृतिक पॉलीमर हाइड्रोजेल लोगों के दिन के तीन भोजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं, जैसे कुछ मिठाइयाँ, कैंडी, मांस के विकल्प, दही और आइसक्रीम। इसे अक्सर खाद्य वस्तुओं में खाद्य योज्य के रूप में उपयोग किया जाता है, जो इसके भौतिक गुणों में सुधार कर सकता है और इसे एक सहज स्वाद दे सकता है। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग सूप और सॉस में गाढ़ेपन के रूप में, रस में इमल्सीफायर के रूप में और एक निलंबित एजेंट के रूप में किया जाता है। दूध पेय में, पुडिंग और एस्पिक में जेलिंग एजेंट के रूप में, बीयर में स्पष्टीकरण एजेंट और फोम स्टेबलाइजर के रूप में, पनीर में सिनेरेसिस अवरोधक के रूप में, सॉसेज में बाइंडर के रूप में, स्टार्च प्रतिगामी अवरोधक के रूप में ब्रेड और मक्खन में अवरोधकों का उपयोग किया जाता है [171-174 ]. फूड एडिटिव्स हैंडबुक से, यह देखा जा सकता है कि बड़ी संख्या में प्राकृतिक पॉलिमर हाइड्रोजेल को खाद्य प्रसंस्करण के लिए खाद्य एडिटिव्स के रूप में अनुमोदित किया गया है [175]। प्राकृतिक पॉलिमर हाइड्रोजेल का उपयोग स्वास्थ्य उत्पादों और कार्यात्मक खाद्य पदार्थों, जैसे आहार फाइबर, के विकास में पोषण वर्धक के रूप में किया जाता है, जिसका उपयोग वजन घटाने वाले उत्पादों और कब्ज विरोधी उत्पादों में किया जाता है [176, 177]; प्रीबायोटिक्स के रूप में, इनका उपयोग कोलन कैंसर की रोकथाम के लिए कोलोनिक स्वास्थ्य देखभाल उत्पादों और उत्पादों में किया जाता है [178]; प्राकृतिक पॉलिमर हाइड्रोजेल को खाद्य या सड़ने योग्य कोटिंग्स या फिल्मों में बनाया जा सकता है, जिनका उपयोग खाद्य पैकेजिंग सामग्री, जैसे फल और सब्जी संरक्षण, के क्षेत्र में किया जा सकता है, उन्हें फलों और सब्जियों की सतह पर कोटिंग करके, यह शेल्फ जीवन को बढ़ा सकता है। फलों और सब्जियों का और फलों और सब्जियों को ताजा और कोमल बनाए रखना; इसे सफाई की सुविधा के लिए सॉसेज और मसालों जैसे सुविधाजनक खाद्य पदार्थों के लिए पैकेजिंग सामग्री के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है [179, 180]।

अन्य क्षेत्रों में प्राकृतिक पॉलिमर हाइड्रोजेल का अनुप्रयोग। दैनिक आवश्यकताओं के संदर्भ में, इसे मलाईदार त्वचा देखभाल या सौंदर्य प्रसाधनों में जोड़ा जा सकता है, जो न केवल उत्पाद को भंडारण में सूखने से रोक सकता है, बल्कि त्वचा को स्थायी मॉइस्चराइजिंग और मॉइस्चराइजिंग भी कर सकता है; इसका उपयोग स्टाइलिंग, मॉइस्चराइजिंग और सौंदर्य मेकअप में सुगंध को धीमी गति से जारी करने के लिए किया जा सकता है; इसका उपयोग कागज़ के तौलिये और डायपर जैसी दैनिक आवश्यकताओं में किया जा सकता है [181]। कृषि में, इसका उपयोग सूखे का विरोध करने और पौध की रक्षा करने और श्रम तीव्रता को कम करने के लिए किया जा सकता है; पौधों के बीजों के लिए एक कोटिंग एजेंट के रूप में, यह बीजों के अंकुरण दर को काफी बढ़ा सकता है; जब इसका उपयोग पौध रोपाई में किया जाता है, तो यह पौध की जीवित रहने की दर को बढ़ा सकता है; कीटनाशक, उपयोग में सुधार और प्रदूषण कम करें [182, 183]। पर्यावरण के संदर्भ में, इसका उपयोग सीवेज उपचार के लिए फ्लोकुलेंट और अवशोषक के रूप में किया जाता है जिसमें जल संसाधनों की रक्षा और पर्यावरण में सुधार के लिए अक्सर भारी धातु आयन, सुगंधित यौगिक और रंग होते हैं [184]। उद्योग में, इसका उपयोग डिहाइड्रेटिंग एजेंट, ड्रिलिंग स्नेहक, केबल रैपिंग सामग्री, सीलिंग सामग्री और कोल्ड स्टोरेज एजेंट आदि के रूप में किया जाता है। [185]

1.2.2 हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज थर्मोजेल

सेलूलोज़ एक प्राकृतिक मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिक है जिसका सबसे पहले अध्ययन किया गया है, इसका मनुष्यों के साथ निकटतम संबंध है, और यह प्रकृति में सबसे प्रचुर मात्रा में है। यह उच्च पौधों, शैवाल और सूक्ष्मजीवों में व्यापक रूप से मौजूद है [186, 187]। सेलूलोज़ ने धीरे-धीरे अपने व्यापक स्रोत, कम कीमत, नवीकरणीय, बायोडिग्रेडेबल, सुरक्षित, गैर विषैले और अच्छी जैव-अनुकूलता [188] के कारण व्यापक ध्यान आकर्षित किया है।

1.2.2.1 सेलूलोज़ और इसके ईथर डेरिवेटिव

सेलूलोज़ एक रैखिक लंबी श्रृंखला वाला बहुलक है जो β-1,4 ग्लाइकोसिडिक बांड [189-191] के माध्यम से डी-एनहाइड्रोग्लूकोज संरचनात्मक इकाइयों के कनेक्शन से बनता है। अघुलनशील. आणविक श्रृंखला के प्रत्येक छोर पर एक अंत समूह को छोड़कर, प्रत्येक ग्लूकोज इकाई में तीन ध्रुवीय हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, जो कुछ शर्तों के तहत बड़ी संख्या में इंट्रामोल्युलर और इंटरमॉलिक्युलर हाइड्रोजन बांड बना सकते हैं; और सेलूलोज़ एक पॉलीसाइक्लिक संरचना है, और आणविक श्रृंखला अर्ध-कठोर है। श्रृंखला, उच्च क्रिस्टलीयता, और संरचना में अत्यधिक नियमित, इसलिए इसमें उच्च स्तर के पोलीमराइजेशन, अच्छे आणविक अभिविन्यास और रासायनिक स्थिरता की विशेषताएं हैं [83, 187]। चूंकि सेलूलोज़ श्रृंखला में बड़ी संख्या में हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, इसलिए इसे उत्कृष्ट अनुप्रयोग गुणों के साथ सेलूलोज़ डेरिवेटिव प्राप्त करने के लिए एस्टरीफिकेशन, ऑक्सीकरण और ईथरिफिकेशन जैसे विभिन्न तरीकों से रासायनिक रूप से संशोधित किया जा सकता है [192, 193]।

सेलूलोज़ डेरिवेटिव पॉलिमर रसायन विज्ञान के क्षेत्र में सबसे पहले शोध और उत्पादित उत्पादों में से एक है। वे उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ बहुलक ठीक रासायनिक सामग्री हैं, जो प्राकृतिक बहुलक सेलूलोज़ से रासायनिक रूप से संशोधित होते हैं। इनमें सेलूलोज़ ईथर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह औद्योगिक अनुप्रयोगों में सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक कच्चे माल में से एक है [194]।

सेलूलोज़ ईथर की कई किस्में हैं, जिनमें से सभी में आम तौर पर अद्वितीय और उत्कृष्ट गुण होते हैं, और भोजन और चिकित्सा जैसे कई क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है [195]। एमसी मिथाइल समूह के साथ सेलूलोज़ ईथर का सबसे सरल प्रकार है। प्रतिस्थापन की डिग्री में वृद्धि के साथ, इसे पतले क्षारीय घोल, पानी, अल्कोहल और सुगंधित हाइड्रोकार्बन विलायक में भंग किया जा सकता है, जो अद्वितीय थर्मल जेल गुण दिखाता है। [196]. सीएमसी एक आयनिक सेलूलोज़ ईथर है जो प्राकृतिक सेलूलोज़ से क्षारीकरण और अम्लीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है।

यह सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला और इस्तेमाल किया जाने वाला सेलूलोज़ ईथर है, जो पानी में घुलनशील है [197]। एचपीसी, सेल्युलोज को क्षारीय और ईथरीकृत करके प्राप्त एक हाइड्रॉक्सीअल्काइल सेल्युलोज ईथर में अच्छी थर्मोप्लास्टिकिटी होती है और यह थर्मल जेल गुण भी प्रदर्शित करता है, और इसका जेल तापमान हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री से काफी प्रभावित होता है [198]। एचपीएमसी, एक महत्वपूर्ण मिश्रित ईथर, में थर्मल जेल गुण भी होते हैं, और इसके जेल गुण दो प्रतिस्थापन और उनके अनुपात से संबंधित होते हैं [199]।

1.2.2.2 हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज संरचना

हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइल सेलुलोज (एचपीएमसी), आणविक संरचना चित्र 1-3 में दिखाई गई है, एक विशिष्ट गैर-आयनिक पानी में घुलनशील सेलूलोज़ मिश्रित ईथर है। मिथाइल क्लोराइड और प्रोपलीन ऑक्साइड की ईथरीकरण प्रतिक्रिया [200,201] प्राप्त करने के लिए की जाती है, और रासायनिक प्रतिक्रिया समीकरण चित्र 1-4 में दिखाया गया है।

एचपीएमसी की संरचनात्मक इकाई पर एक ही समय में हाइड्रॉक्सी प्रोपॉक्सी (-[OCH2CH(CH3)] n OH), मेथॉक्सी (-OCH3) और अप्रयुक्त हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, और इसका प्रदर्शन विभिन्न समूहों की संयुक्त कार्रवाई का प्रतिबिंब है। [202]। दो प्रतिस्थापनों के बीच का अनुपात दो ईथरिफाइंग एजेंटों के द्रव्यमान अनुपात, सोडियम हाइड्रॉक्साइड की एकाग्रता और द्रव्यमान, और सेलूलोज़ के प्रति इकाई द्रव्यमान में ईथरिफाइंग एजेंटों के द्रव्यमान अनुपात [203] द्वारा निर्धारित किया जाता है। हाइड्रॉक्सी प्रोपॉक्सी एक सक्रिय समूह है, जिसे आगे एल्काइलेटेड और हाइड्रॉक्सी एल्काइलेटेड किया जा सकता है; यह समूह एक लंबी शाखाओं वाली श्रृंखला वाला एक हाइड्रोफिलिक समूह है, जो श्रृंखला के अंदर प्लास्टिक बनाने में एक निश्चित भूमिका निभाता है। मेथोक्सी एक अंत-कैपिंग समूह है, जो प्रतिक्रिया के बाद इस प्रतिक्रिया स्थल को निष्क्रिय कर देता है; यह समूह एक हाइड्रोफोबिक समूह है और इसकी संरचना अपेक्षाकृत छोटी है [204, 205]। अप्रतिक्रिया न किए गए और नए शुरू किए गए हाइड्रॉक्सिल समूहों को प्रतिस्थापित करना जारी रखा जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एक जटिल अंतिम रासायनिक संरचना होती है, और एचपीएमसी गुण एक निश्चित सीमा के भीतर भिन्न होते हैं। एचपीएमसी के लिए, प्रतिस्थापन की एक छोटी मात्रा इसके भौतिक-रासायनिक गुणों को काफी भिन्न बना सकती है [206], उदाहरण के लिए, उच्च मेथॉक्सी और कम हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल एचपीएमसी के भौतिक-रासायनिक गुण एमसी के करीब हैं; एचपीएमसी का प्रदर्शन एचपीसी के करीब है।

1.2.2.3 हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज के गुण

(1) एचपीएमसी की थर्मोजेलेबिलिटी

एचपीएमसी श्रृंखला में हाइड्रोफोबिक-मिथाइल और हाइड्रोफिलिक-हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूहों की शुरूआत के कारण अद्वितीय जलयोजन-निर्जलीकरण विशेषताएं हैं। गर्म करने पर यह धीरे-धीरे जमाव रूपांतरण से गुजरता है, और ठंडा होने के बाद घोल अवस्था में वापस आ जाता है। अर्थात्, इसमें थर्मली प्रेरित जेल गुण हैं, और जेलेशन घटना एक प्रतिवर्ती है लेकिन समान प्रक्रिया नहीं है।

एचपीएमसी के जेलेशन तंत्र के संबंध में, यह व्यापक रूप से स्वीकार किया जाता है कि कम तापमान (जेलेशन तापमान से नीचे) पर, समाधान में एचपीएमसी और ध्रुवीय पानी के अणु हाइड्रोजन बांड द्वारा एक साथ बंधे होते हैं ताकि एक तथाकथित "बर्डकेज" जैसी सुपरमॉलेक्यूलर संरचना बन सके। हाइड्रेटेड एचपीएमसी की आणविक श्रृंखलाओं के बीच कुछ सरल उलझनें हैं, इसके अलावा, कुछ अन्य इंटरैक्शन भी हैं। जब तापमान बढ़ता है, तो एचपीएमसी पहले पानी के अणुओं और एचपीएमसी अणुओं के बीच अंतर-आणविक हाइड्रोजन बंधन को तोड़ने के लिए ऊर्जा को अवशोषित करता है, पिंजरे जैसी आणविक संरचना को नष्ट कर देता है, धीरे-धीरे आणविक श्रृंखला पर बंधे पानी को खो देता है, और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल और मेथॉक्सी समूहों को उजागर करता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता जा रहा है (जेल तापमान तक पहुंचने के लिए), एचपीएमसी अणु धीरे-धीरे हाइड्रोफोबिक एसोसिएशन के माध्यम से एक त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना बनाते हैं, एचपीएमसी जैल अंततः [160, 207, 208] बनाते हैं।

अकार्बनिक नमक मिलाने से एचपीएमसी के जेल तापमान पर कुछ प्रभाव पड़ता है, कुछ में नमक बाहर निकलने की घटना के कारण जेल का तापमान कम हो जाता है, और अन्य में नमक घुलने की घटना के कारण जेल का तापमान बढ़ जाता है [209]। NaCl जैसे लवण मिलाने से लवण बाहर निकलने की घटना घटित होती है और HPMC का जेल तापमान कम हो जाता है [210, 211]। एचपीएमसी में नमक मिलाने के बाद, पानी के अणु नमक आयनों के साथ जुड़ने के लिए अधिक इच्छुक होते हैं, जिससे पानी के अणुओं और एचपीएमसी के बीच हाइड्रोजन बंधन नष्ट हो जाता है, एचपीएमसी अणुओं के चारों ओर पानी की परत खत्म हो जाती है, और एचपीएमसी अणुओं को जल्दी से छोड़ा जा सकता है। हाइड्रोफोबिसिटी। एसोसिएशन, जेल गठन का तापमान धीरे-धीरे कम हो जाता है। इसके विपरीत, जब NaSCN जैसे लवण मिलाए जाते हैं, तो नमक घुलने की घटना घटित होती है और HPMC का जेल तापमान बढ़ जाता है [212]। जेल तापमान पर आयनों के घटते प्रभाव का क्रम है: SO42− > S2O32− > H2PO4− > F− >Cl− > Br− >NO3−> I− >ClO4− > SCN−, पर धनायनों का क्रम जेल तापमान में वृद्धि है: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [213]।

जब कुछ कार्बनिक छोटे अणुओं जैसे कि हाइड्रॉक्सिल समूहों वाले मोनोहाइड्रिक अल्कोहल को जोड़ा जाता है, तो जेल का तापमान अतिरिक्त मात्रा में वृद्धि के साथ बढ़ता है, अधिकतम मूल्य दिखाता है और तब तक कम हो जाता है जब तक कि चरण पृथक्करण नहीं होता है [214, 215]। यह मुख्य रूप से इसके छोटे आणविक भार के कारण है, जो परिमाण के क्रम में पानी के अणुओं के बराबर है, और यौगिक के बाद आणविक-स्तर की मिश्रणीयता प्राप्त कर सकता है।

(2) एचपीएमसी की घुलनशीलता

एचपीएमसी में एमसी के समान गर्म पानी में अघुलनशील और ठंडे पानी में घुलनशील गुण होते हैं, लेकिन अलग-अलग पानी में घुलनशीलता के अनुसार इसे ठंडे फैलाव प्रकार और गर्म फैलाव प्रकार में विभाजित किया जा सकता है [203]। शीत-फैला हुआ एचपीएमसी ठंडे पानी में तेजी से फैल सकता है, और समय की अवधि के बाद इसकी चिपचिपाहट बढ़ जाती है, और यह वास्तव में पानी में घुल जाता है; इसके विपरीत, ऊष्मा-विक्षिप्त एचपीएमसी, कम तापमान पर पानी डालने पर एकत्रीकरण दिखाता है, लेकिन इसे जोड़ना अधिक कठिन होता है। उच्च तापमान वाले पानी में, एचपीएमसी को जल्दी से फैलाया जा सकता है, और तापमान कम होने के बाद चिपचिपाहट बढ़ जाती है, जो एक वास्तविक एचपीएमसी जलीय घोल बन जाता है। पानी में एचपीएमसी की घुलनशीलता मेथॉक्सी समूहों की सामग्री से संबंधित है, जो उच्च से निम्न तक 85 डिग्री सेल्सियस, 65 डिग्री सेल्सियस और 60 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म पानी में अघुलनशील हैं। सामान्यतया, एचपीएमसी एसीटोन और क्लोरोफॉर्म जैसे कार्बनिक सॉल्वैंट्स में अघुलनशील है, लेकिन इथेनॉल जलीय घोल और मिश्रित कार्बनिक घोल में घुलनशील है।

(3) एचपीएमसी की नमक सहनशीलता

एचपीएमसी की गैर-आयनिक प्रकृति इसे पानी में आयनित करने में असमर्थ बनाती है, इसलिए यह धातु आयनों के साथ प्रतिक्रिया करके अवक्षेपित नहीं होगी। हालाँकि, नमक मिलाने से उस तापमान पर असर पड़ेगा जिस पर एचपीएमसी जेल बनता है। जब नमक की सघनता बढ़ती है, तो एचपीएमसी का जेल तापमान कम हो जाता है; जब नमक की सांद्रता फ्लोक्यूलेशन बिंदु से कम होती है, तो एचपीएमसी समाधान की चिपचिपाहट बढ़ाई जा सकती है, इसलिए आवेदन में, उचित मात्रा में नमक जोड़कर गाढ़ा करने का उद्देश्य प्राप्त किया जा सकता है [210, 216]।

(4) एचपीएमसी का अम्ल और क्षार प्रतिरोध

सामान्य तौर पर, एचपीएमसी में मजबूत एसिड-बेस स्थिरता होती है और पीएच 2-12 पर पीएच से प्रभावित नहीं होता है। एचपीएमसी तनु एसिड की एक निश्चित डिग्री के लिए प्रतिरोध दिखाता है, लेकिन केंद्रित एसिड के लिए चिपचिपाहट में कमी की प्रवृत्ति दिखाता है; क्षार का इस पर बहुत कम प्रभाव होता है, लेकिन यह घोल की चिपचिपाहट को थोड़ा बढ़ा सकता है और फिर धीरे-धीरे कम कर सकता है [217, 218]।

(5) एचपीएमसी चिपचिपाहट का प्रभाव कारक

एचपीएमसी स्यूडोप्लास्टिक है, इसका समाधान कमरे के तापमान पर स्थिर है, और इसकी चिपचिपाहट आणविक भार, एकाग्रता और तापमान से प्रभावित होती है। समान सांद्रता पर, एचपीएमसी आणविक भार जितना अधिक होगा, चिपचिपाहट उतनी ही अधिक होगी; समान आणविक भार उत्पाद के लिए, एचपीएमसी सांद्रता जितनी अधिक होगी, चिपचिपाहट उतनी ही अधिक होगी; एचपीएमसी उत्पाद की चिपचिपाहट तापमान में वृद्धि के साथ कम हो जाती है, और जेल गठन तापमान तक पहुंच जाती है, जेलेशन के कारण चिपचिपाहट में अचानक वृद्धि होती है [9, 219, 220]।

(6) एचपीएमसी की अन्य संपत्तियां

एचपीएमसी में एंजाइमों के प्रति मजबूत प्रतिरोध होता है, और प्रतिस्थापन की डिग्री के साथ एंजाइमों के प्रति इसका प्रतिरोध बढ़ता है। इसलिए, भंडारण के दौरान उत्पाद की गुणवत्ता अन्य चीनी उत्पादों की तुलना में अधिक स्थिर होती है [189, 212]। एचपीएमसी में कुछ पायसीकारी गुण होते हैं। एक मोटी सोखना परत बनाने के लिए हाइड्रोफोबिक मेथॉक्सी समूहों को इमल्शन में तेल चरण की सतह पर सोख लिया जा सकता है, जो एक सुरक्षात्मक परत के रूप में कार्य कर सकता है; निरंतर चरण में सुधार के लिए पानी में घुलनशील हाइड्रॉक्सिल समूहों को पानी के साथ जोड़ा जा सकता है। चिपचिपापन, बिखरे हुए चरण के सहसंयोजन को रोकता है, सतह के तनाव को कम करता है, और इमल्शन को स्थिर करता है [221]। एचपीएमसी को एक समान और पारदर्शी घोल बनाने के लिए पानी में घुलनशील पॉलिमर जैसे जिलेटिन, मिथाइलसेलुलोज, टिड्डी बीन गम, कैरेजेनन और गम अरबी के साथ मिलाया जा सकता है, और इसे ग्लिसरीन और पॉलीइथाइलीन ग्लाइकोल जैसे प्लास्टिसाइज़र के साथ भी मिलाया जा सकता है। [200, 201, 214]।

1.2.2.4 हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज के अनुप्रयोग में मौजूद समस्याएं

सबसे पहले, ऊंची कीमत एचपीएमसी के व्यापक अनुप्रयोग को सीमित करती है। हालांकि एचपीएमसी फिल्म में अच्छी पारदर्शिता, ग्रीस अवरोधक गुण और यांत्रिक गुण हैं। हालाँकि, इसकी उच्च कीमत (लगभग 100,000/टन) इसके व्यापक अनुप्रयोग को सीमित करती है, यहाँ तक कि कैप्सूल जैसे उच्च-मूल्य वाले फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों में भी। एचपीएमसी के इतना महंगा होने का पहला कारण यह है कि एचपीएमसी को तैयार करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला कच्चा माल सेलूलोज़ अपेक्षाकृत महंगा है। इसके अलावा, दो स्थानापन्न समूह, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह और मेथॉक्सी समूह, एक ही समय में एचपीएमसी पर ग्राफ्ट किए जाते हैं, जिससे इसकी तैयारी प्रक्रिया बहुत कठिन हो जाती है। जटिल, इसलिए एचपीएमसी उत्पाद अधिक महंगे हैं।

दूसरा, कम तापमान पर एचपीएमसी की कम चिपचिपाहट और कम जेल ताकत गुण विभिन्न अनुप्रयोगों में इसकी प्रक्रिया क्षमता को कम कर देते हैं। एचपीएमसी एक थर्मल जेल है, जो कम तापमान पर बहुत कम चिपचिपाहट के साथ एक समाधान अवस्था में मौजूद होता है, और उच्च तापमान पर एक चिपचिपा ठोस जैसा जेल बना सकता है, इसलिए कोटिंग, छिड़काव और डिपिंग जैसी प्रसंस्करण प्रक्रियाएं उच्च तापमान पर की जानी चाहिए . अन्यथा, समाधान आसानी से नीचे बह जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप गैर-समान फिल्म सामग्री का निर्माण होगा, जो उत्पाद की गुणवत्ता और प्रदर्शन को प्रभावित करेगा। इस तरह के उच्च तापमान संचालन से संचालन की कठिनाई गुणांक बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च उत्पादन ऊर्जा खपत और उच्च उत्पादन लागत होती है।

1.2.3 हाइड्रोक्सीप्रोपाइल स्टार्च कोल्ड जेल

स्टार्च एक प्राकृतिक बहुलक यौगिक है जिसे प्राकृतिक वातावरण में पौधों के प्रकाश संश्लेषण द्वारा संश्लेषित किया जाता है। इसके घटक पॉलीसेकेराइड आमतौर पर प्रोटीन, फाइबर, तेल, शर्करा और खनिजों के साथ दानों के रूप में पौधों के बीज और कंद में जमा होते हैं। या जड़ में [222]। स्टार्च न केवल लोगों के लिए ऊर्जा सेवन का मुख्य स्रोत है, बल्कि एक महत्वपूर्ण औद्योगिक कच्चा माल भी है। इसके व्यापक स्रोत, कम कीमत, हरित, प्राकृतिक और नवीकरणीय होने के कारण, इसका उपयोग खाद्य और चिकित्सा, किण्वन, कागज निर्माण, कपड़ा और पेट्रोलियम उद्योगों में व्यापक रूप से किया गया है [223]।

1.2.3.1 स्टार्च और उसके व्युत्पन्न

स्टार्च एक प्राकृतिक उच्च बहुलक है जिसकी संरचनात्मक इकाई α-D-एनहाइड्रोग्लूकोज इकाई है। विभिन्न इकाइयाँ ग्लाइकोसिडिक बंधों द्वारा जुड़ी हुई हैं, और इसका आणविक सूत्र (C6H10O5) n है। स्टार्च कणिकाओं में आणविक श्रृंखला का एक हिस्सा α-1,4 ग्लाइकोसिडिक बांड से जुड़ा होता है, जो रैखिक एमाइलोज है; आणविक श्रृंखला का एक अन्य भाग इस आधार पर α-1,6 ग्लाइकोसिडिक बंधों से जुड़ा होता है, जो शाखित एमाइलोपेक्टिन [224] है। स्टार्च कणिकाओं में क्रिस्टलीय क्षेत्र होते हैं जिनमें अणु व्यवस्थित रूप से व्यवस्थित होते हैं और अनाकार क्षेत्र होते हैं जिनमें अणु अव्यवस्थित रूप से व्यवस्थित होते हैं। भाग रचना. क्रिस्टलीय क्षेत्र और अनाकार क्षेत्र के बीच कोई स्पष्ट सीमा नहीं है, और एमाइलोपेक्टिन अणु कई क्रिस्टलीय क्षेत्रों और अनाकार क्षेत्रों से गुजर सकते हैं। स्टार्च संश्लेषण की प्राकृतिक प्रकृति के आधार पर, स्टार्च में पॉलीसेकेराइड संरचना पौधों की प्रजातियों और स्रोत स्थलों के साथ भिन्न होती है [225]।

यद्यपि स्टार्च अपने व्यापक स्रोत और नवीकरणीय गुणों के कारण औद्योगिक उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण कच्चे माल में से एक बन गया है, देशी स्टार्च में आम तौर पर खराब पानी में घुलनशीलता और फिल्म बनाने के गुण, कम पायसीकारी और जेलिंग क्षमता और अपर्याप्त स्थिरता जैसे नुकसान होते हैं। इसकी अनुप्रयोग सीमा का विस्तार करने के लिए, स्टार्च को आमतौर पर विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताओं के अनुकूल बनाने के लिए भौतिक-रासायनिक रूप से संशोधित किया जाता है [38, 114]। स्टार्च अणुओं में प्रत्येक ग्लूकोज संरचनात्मक इकाई पर तीन मुक्त हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं। ये हाइड्रॉक्सिल समूह अत्यधिक सक्रिय होते हैं और स्टार्च को पॉलीओल्स के समान गुण प्रदान करते हैं, जो स्टार्च विकृतीकरण प्रतिक्रिया की संभावना प्रदान करते हैं।

संशोधन के बाद, देशी स्टार्च के कुछ गुणों में काफी हद तक सुधार किया गया है, जिससे देशी स्टार्च के उपयोग दोषों पर काबू पा लिया गया है, इसलिए संशोधित स्टार्च वर्तमान उद्योग में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है [226]। ऑक्सीकृत स्टार्च अपेक्षाकृत परिपक्व तकनीक के साथ सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले संशोधित स्टार्च में से एक है। देशी स्टार्च की तुलना में, ऑक्सीकृत स्टार्च को जिलेटिनाइज़ करना आसान होता है। उच्च आसंजन के लाभ. एस्टरीकृत स्टार्च एक स्टार्च व्युत्पन्न है जो स्टार्च अणुओं में हाइड्रॉक्सिल समूहों के एस्टरीकरण द्वारा बनता है। प्रतिस्थापन की बहुत कम डिग्री देशी स्टार्च के गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकती है। स्टार्च पेस्ट की पारदर्शिता और फिल्म बनाने के गुणों में स्पष्ट रूप से सुधार हुआ है। ईथरीकृत स्टार्च पॉलीस्टार्च ईथर उत्पन्न करने के लिए स्टार्च अणुओं में हाइड्रॉक्सिल समूहों की ईथरीकरण प्रतिक्रिया है, और इसका प्रतिगामी कमजोर हो जाता है। मजबूत क्षारीय परिस्थितियों में ऑक्सीकृत स्टार्च और एस्टरीकृत स्टार्च का उपयोग नहीं किया जा सकता है, ईथर बंधन भी अपेक्षाकृत स्थिर रह सकता है। हाइड्रोलिसिस की संभावना. एसिड-संशोधित स्टार्च, एमाइलोज सामग्री को बढ़ाने के लिए स्टार्च को एसिड के साथ इलाज किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिगामीकरण और स्टार्च पेस्ट में वृद्धि होती है। यह अपेक्षाकृत पारदर्शी है और ठंडा होने पर एक ठोस जेल बनाता है [114]।

1.2.3.2 हाइड्रोक्सीप्रोपाइल स्टार्च संरचना

हाइड्रोक्सीप्रोपाइल स्टार्च (एचपीएस), जिसकी आणविक संरचना चित्र 1-4 में दिखाई गई है, एक गैर-आयनिक स्टार्च ईथर है, जो क्षारीय परिस्थितियों में स्टार्च के साथ प्रोपलीन ऑक्साइड की ईथरीकरण प्रतिक्रिया द्वारा तैयार किया जाता है [223, 227, 228], और इसके रासायनिक प्रतिक्रिया समीकरण चित्र 1-6 में दिखाया गया है।

एचपीएस के संश्लेषण के दौरान, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्च उत्पन्न करने के लिए स्टार्च के साथ प्रतिक्रिया करने के अलावा, प्रोपलीन ऑक्साइड पॉलीऑक्सीप्रोपाइल साइड चेन उत्पन्न करने के लिए उत्पन्न हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्च के साथ भी प्रतिक्रिया कर सकता है। प्रतिस्थापन की डिग्री. प्रतिस्थापन की डिग्री (डीएस) प्रति ग्लूकोसिल समूह में प्रतिस्थापित हाइड्रॉक्सिल समूहों की औसत संख्या को संदर्भित करती है। स्टार्च के अधिकांश ग्लूकोसिल समूहों में 3 हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं जिन्हें प्रतिस्थापित किया जा सकता है, इसलिए अधिकतम डीएस 3 है। प्रतिस्थापन की दाढ़ डिग्री (एमएस) ग्लूकोसिल समूह के प्रति मोल प्रतिस्थापकों के औसत द्रव्यमान को संदर्भित करती है [223, 229]। हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन प्रतिक्रिया की प्रक्रिया की स्थिति, स्टार्च ग्रेन्युल आकृति विज्ञान, और देशी स्टार्च में एमाइलोज और एमाइलोपेक्टिन का अनुपात सभी एमएस के आकार को प्रभावित करते हैं।

1.2.3.3 हाइड्रोक्सीप्रोपाइल स्टार्च के गुण

(1) एचपीएस का ठंडा जमाव

गर्म एचपीएस स्टार्च पेस्ट के लिए, विशेष रूप से उच्च एमाइलोज सामग्री वाले सिस्टम के लिए, शीतलन प्रक्रिया के दौरान, स्टार्च पेस्ट में एमाइलोज आणविक श्रृंखलाएं एक त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना बनाने के लिए एक दूसरे के साथ उलझ जाती हैं, और स्पष्ट ठोस जैसा व्यवहार दिखाती हैं। यह एक इलास्टोमेर बन जाता है, एक जेल बनाता है, और दोबारा गर्म करने के बाद समाधान अवस्था में लौट सकता है, यानी इसमें ठंडे जेल गुण होते हैं, और इस जेल घटना में प्रतिवर्ती गुण होते हैं [228]।

जिलेटिनयुक्त एमाइलोज एक समाक्षीय एकल पेचदार संरचना बनाने के लिए लगातार कुंडलित होता है। इन एकल पेचदार संरचनाओं के बाहर एक हाइड्रोफिलिक समूह है, और अंदर एक हाइड्रोफोबिक गुहा है। उच्च तापमान पर, एचपीएस जलीय घोल में यादृच्छिक कुंडलियों के रूप में मौजूद होता है, जिसमें से कुछ एकल पेचदार खंड फैलते हैं। जब तापमान कम होता है, तो एचपीएस और पानी के बीच हाइड्रोजन बंधन टूट जाते हैं, संरचनात्मक पानी नष्ट हो जाता है, और आणविक श्रृंखलाओं के बीच हाइड्रोजन बंधन लगातार बनते रहते हैं, अंत में एक त्रि-आयामी नेटवर्क जेल संरचना बनती है। स्टार्च के जेल नेटवर्क में भरने का चरण जिलेटिनाइजेशन के बाद अवशिष्ट स्टार्च कण या टुकड़े होते हैं, और कुछ एमाइलोपेक्टिन का आपस में जुड़ना भी जेल के निर्माण में योगदान देता है [230-232]।

(2) एचपीएस की हाइड्रोफिलिसिटी

हाइड्रोफिलिक हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूहों की शुरूआत स्टार्च अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड की ताकत को कमजोर करती है, स्टार्च अणुओं या खंडों की गति को बढ़ावा देती है, और स्टार्च माइक्रोक्रिस्टल के पिघलने के तापमान को कम करती है; स्टार्च कणिकाओं की संरचना बदल जाती है, और स्टार्च कणिकाओं की सतह खुरदरी हो जाती है, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, कुछ दरारें या छेद दिखाई देते हैं, जिससे पानी के अणु आसानी से स्टार्च कणिकाओं के आंतरिक भाग में प्रवेश कर सकते हैं, जिससे स्टार्च को फूलना और जिलेटिनाइज़ करना आसान हो जाता है। इसलिए स्टार्च का जिलेटिनीकरण तापमान कम हो जाता है। जैसे-जैसे प्रतिस्थापन की डिग्री बढ़ती है, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्च का जिलेटिनाइजेशन तापमान कम हो जाता है, और अंततः यह ठंडे पानी में फूल सकता है। हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन के बाद, स्टार्च पेस्ट की प्रवाह क्षमता, कम तापमान स्थिरता, पारदर्शिता, घुलनशीलता और फिल्म बनाने के गुणों में सुधार हुआ था [233-235]।

(3) एचपीएस की स्थिरता

एचपीएस उच्च स्थिरता वाला एक गैर-आयनिक स्टार्च ईथर है। हाइड्रोलिसिस, ऑक्सीकरण और क्रॉस-लिंकिंग जैसी रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, ईथर बंधन नहीं टूटेगा और प्रतिस्थापन नहीं गिरेंगे। इसलिए, एचपीएस के गुण इलेक्ट्रोलाइट्स और पीएच से अपेक्षाकृत कम प्रभावित होते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि इसका उपयोग एसिड-बेस पीएच [236-238] की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जा सकता है।

1.2.3.4 भोजन एवं चिकित्सा के क्षेत्र में एचपीएस का अनुप्रयोग

एचपीएस अच्छा पाचन प्रदर्शन और अपेक्षाकृत कम हाइड्रोलाइज़ेट चिपचिपाहट के साथ गैर विषैले और बेस्वाद है। इसे देश और विदेश में सुरक्षित खाद्य संशोधित स्टार्च के रूप में मान्यता प्राप्त है। 1950 के दशक की शुरुआत में, संयुक्त राज्य अमेरिका ने भोजन में सीधे उपयोग के लिए हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्च को मंजूरी दे दी थी [223, 229, 238]। एचपीएस एक संशोधित स्टार्च है जिसका व्यापक रूप से खाद्य क्षेत्र में उपयोग किया जाता है, मुख्य रूप से गाढ़ा करने वाले एजेंट, सस्पेंडिंग एजेंट और स्टेबलाइजर के रूप में उपयोग किया जाता है।

इसका उपयोग सुविधाजनक खाद्य पदार्थों और जमे हुए खाद्य पदार्थों जैसे पेय पदार्थ, आइसक्रीम और जैम में किया जा सकता है; यह जिलेटिन जैसे उच्च कीमत वाले खाद्य गोंद को आंशिक रूप से प्रतिस्थापित कर सकता है; इसे खाद्य फिल्मों में बनाया जा सकता है और खाद्य कोटिंग्स और पैकेजिंग के रूप में उपयोग किया जा सकता है [229, 236]।

एचपीएस का उपयोग आमतौर पर दवा के क्षेत्र में फिलर्स, औषधीय फसलों के लिए बाइंडर, गोलियों के लिए विघटनकारी, फार्मास्युटिकल नरम और कठोर कैप्सूल के लिए सामग्री, दवा कोटिंग्स, कृत्रिम लाल रक्त कोशिकाओं और प्लाज्मा थिकनर आदि के लिए एंटी-कंडेनसिंग एजेंटों आदि के रूप में किया जाता है। [239] .

1.3 पॉलिमर कंपाउंडिंग

पॉलिमर सामग्री का जीवन के सभी पहलुओं में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और ये अपरिहार्य और महत्वपूर्ण सामग्री हैं। विज्ञान और प्रौद्योगिकी का निरंतर विकास लोगों की आवश्यकताओं को अधिक से अधिक विविध बनाता है, और एकल-घटक बहुलक सामग्रियों के लिए मानव की विविध अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करना आम तौर पर कठिन होता है। कम कीमत, उत्कृष्ट प्रदर्शन, सुविधाजनक प्रसंस्करण और व्यापक अनुप्रयोग के साथ पॉलिमर सामग्री प्राप्त करने के लिए दो या दो से अधिक पॉलिमर का संयोजन सबसे किफायती और प्रभावी तरीका है, जिसने कई शोधकर्ताओं का ध्यान आकर्षित किया है और इस पर अधिक से अधिक ध्यान दिया गया है [240-242] .

1.3.1 पॉलिमर संयोजन का उद्देश्य और विधि

पॉलिमर कंपाउंडिंग का मुख्य उद्देश्य: (एल) सामग्रियों के व्यापक गुणों को अनुकूलित करना। विभिन्न पॉलिमर मिश्रित होते हैं, ताकि अंतिम यौगिक एक एकल मैक्रोमोलेक्यूल के उत्कृष्ट गुणों को बरकरार रखे, एक-दूसरे की ताकत से सीखता है और इसकी कमजोरियों को पूरा करता है, और पॉलिमर सामग्री के व्यापक गुणों को अनुकूलित करता है। (2) सामग्री लागत कम करें। कुछ पॉलिमर सामग्रियों में उत्कृष्ट गुण होते हैं, लेकिन वे महंगे होते हैं। इसलिए, उपयोग को प्रभावित किए बिना लागत कम करने के लिए उन्हें अन्य सस्ते पॉलिमर के साथ मिलाया जा सकता है। (3) सामग्री प्रसंस्करण गुणों में सुधार करें। कुछ सामग्रियों में उत्कृष्ट गुण होते हैं लेकिन उन्हें संसाधित करना कठिन होता है, और उनके प्रसंस्करण गुणों को बेहतर बनाने के लिए उपयुक्त अन्य पॉलिमर जोड़े जा सकते हैं। (4) सामग्री की एक निश्चित संपत्ति को मजबूत करना। किसी विशिष्ट पहलू में सामग्री के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए, इसे संशोधित करने के लिए एक अन्य बहुलक का उपयोग किया जाता है। (5) सामग्रियों के नए कार्यों का विकास करना।

सामान्य पॉलिमर संयोजन विधियाँ: (एल) पिघलने वाला यौगिक। कंपाउंडिंग उपकरण की कतरनी कार्रवाई के तहत, विभिन्न पॉलिमर को कंपाउंडिंग के लिए चिपचिपे प्रवाह तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है, और फिर कंपाउंडिंग के बाद ठंडा और दानेदार बनाया जाता है। (2) समाधान पुनर्गठन. एक सामान्य विलायक का उपयोग करके दो घटकों को हिलाया और मिश्रित किया जाता है, या घुले हुए विभिन्न बहुलक समाधानों को समान रूप से हिलाया जाता है, और फिर एक बहुलक यौगिक प्राप्त करने के लिए विलायक को हटा दिया जाता है। (3) इमल्शन कंपाउंडिंग। एक ही इमल्सीफायर प्रकार के विभिन्न पॉलिमर इमल्शन को हिलाने और मिश्रण करने के बाद, पॉलिमर यौगिक प्राप्त करने के लिए पॉलिमर को सह-अवक्षेपित करने के लिए एक कौयगुलांट जोड़ा जाता है। (4) कॉपोलीमराइजेशन और कंपाउंडिंग। ग्राफ्ट कॉपोलीमराइजेशन, ब्लॉक कॉपोलीमराइजेशन और प्रतिक्रियाशील कॉपोलीमराइजेशन सहित, यौगिक प्रक्रिया रासायनिक प्रतिक्रिया के साथ होती है। (5) इंटरपेनिट्रेटिंग नेटवर्क [10]।

1.3.2 प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड का संयोजन

प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड प्रकृति में बहुलक सामग्रियों का एक सामान्य वर्ग है, जो आमतौर पर रासायनिक रूप से संशोधित होते हैं और विभिन्न प्रकार के उत्कृष्ट गुण प्रदर्शित करते हैं। हालाँकि, एकल पॉलीसेकेराइड सामग्रियों में अक्सर कुछ प्रदर्शन सीमाएँ होती हैं, इसलिए प्रत्येक घटक के प्रदर्शन लाभों को पूरक करने और अनुप्रयोग के दायरे का विस्तार करने के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए विभिन्न पॉलीसेकेराइड को अक्सर मिश्रित किया जाता है। 1980 के दशक की शुरुआत में, विभिन्न प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड के संयोजन पर शोध में काफी वृद्धि हुई है [243]। देश और विदेश में प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड यौगिक प्रणाली पर शोध ज्यादातर कर्डलान और गैर-कर्डलान की यौगिक प्रणाली और दो प्रकार के गैर-दही पॉलीसेकेराइड की यौगिक प्रणाली पर केंद्रित है।

1.3.2.1 प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड हाइड्रोजेल का वर्गीकरण

प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड को जैल बनाने की उनकी क्षमता के अनुसार कर्डलान और नॉन-कर्डलान में विभाजित किया जा सकता है। कुछ पॉलीसेकेराइड स्वयं जैल बना सकते हैं, इसलिए उन्हें कर्डलान कहा जाता है, जैसे कैरेजेनन, आदि; दूसरों में स्वयं कोई जेलिंग गुण नहीं होते हैं, और उन्हें गैर-दही पॉलीसेकेराइड कहा जाता है, जैसे कि ज़ैंथन गम।

प्राकृतिक कर्डलान को जलीय घोल में घोलकर हाइड्रोजेल प्राप्त किया जा सकता है। परिणामी जेल की थर्मोरिवर्सेबिलिटी और इसके मापांक की तापमान निर्भरता के आधार पर, इसे निम्नलिखित चार अलग-अलग प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है [244]:

(1) क्रायोगेल, पॉलीसेकेराइड समाधान केवल कम तापमान पर जेल प्राप्त कर सकता है, जैसे कैरेजेनन।

(2) थर्मली प्रेरित जेल, पॉलीसेकेराइड समाधान केवल उच्च तापमान पर जेल प्राप्त कर सकता है, जैसे ग्लूकोमैनन।

(3) पॉलीसेकेराइड समाधान न केवल कम तापमान पर जेल प्राप्त कर सकता है, बल्कि उच्च तापमान पर भी जेल प्राप्त कर सकता है, लेकिन मध्यवर्ती तापमान पर एक समाधान स्थिति प्रस्तुत कर सकता है।

(4) घोल के बीच में एक निश्चित तापमान पर ही जेल प्राप्त किया जा सकता है। विभिन्न प्राकृतिक कर्डलान की अपनी महत्वपूर्ण (न्यूनतम) सांद्रता होती है, जिसके ऊपर जेल प्राप्त किया जा सकता है। जेल की महत्वपूर्ण सांद्रता पॉलीसेकेराइड आणविक श्रृंखला की निरंतर लंबाई से संबंधित है; जेल की ताकत समाधान की एकाग्रता और आणविक भार से बहुत प्रभावित होती है, और आम तौर पर, एकाग्रता बढ़ने पर जेल की ताकत बढ़ जाती है [245]।

1.3.2.2 कर्डलान और नॉन-कर्डलान की यौगिक प्रणाली

नॉन-कर्डलान को कर्डलान के साथ मिलाने से आमतौर पर पॉलीसेकेराइड्स की जेल ताकत में सुधार होता है [246]। कोनजैक गम और कैरेजेनन का मिश्रण समग्र जेल नेटवर्क संरचना की स्थिरता और जेल लोच को बढ़ाता है, और इसकी जेल ताकत में काफी सुधार करता है। वेई यू एट अल. मिश्रित कैरेजेनन और कोनजैक गम, और यौगिक के बाद जेल संरचना पर चर्चा की। अध्ययन में पाया गया कि कैरेजेनन और कोन्जैक गम को मिश्रित करने के बाद, एक सहक्रियात्मक प्रभाव उत्पन्न हुआ, और कैरेजेनन पर हावी एक नेटवर्क संरचना का निर्माण हुआ, कोनजैक गम इसमें फैला हुआ है, और इसका जेल नेटवर्क शुद्ध कैरेजेनन [247] की तुलना में सघन है। कोहयामा एट अल. कैरेजेनन/कोन्जैक गम की यौगिक प्रणाली का अध्ययन किया, और परिणामों से पता चला कि कोनजैक गम के आणविक भार में निरंतर वृद्धि के साथ, मिश्रित जेल का टूटना तनाव बढ़ता रहा; विभिन्न आणविक भार वाले कोनजैक गम ने समान जेल गठन दिखाया। तापमान। इस यौगिक प्रणाली में, जेल नेटवर्क का निर्माण कैरेजेनन द्वारा किया जाता है, और दो कर्डलान अणुओं के बीच परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप कमजोर क्रॉस-लिंक्ड क्षेत्रों का निर्माण होता है [248]। निशिनारी एट अल. गेलन गम/कोंजैक गम यौगिक प्रणाली का अध्ययन किया, और परिणामों से पता चला कि यौगिक जेल पर मोनोवैलेंट धनायनों का प्रभाव अधिक स्पष्ट था। यह सिस्टम मापांक और जेल निर्माण तापमान को बढ़ा सकता है। द्विसंयोजक धनायन एक निश्चित सीमा तक मिश्रित जैल के निर्माण को बढ़ावा दे सकते हैं, लेकिन अत्यधिक मात्रा चरण पृथक्करण का कारण बनेगी और प्रणाली के मापांक को कम कर देगी [246]। ब्रेनर एट अल. कैरेजेनन, टिड्डी बीन गम और कोन्जैक गम के संयोजन का अध्ययन किया, और पाया कि कैरेजेनन, टिड्डी बीन गम और कोनजैक गम सहक्रियात्मक प्रभाव पैदा कर सकते हैं, और इष्टतम अनुपात टिड्डी बीन गम/कैरेजेनन 1:5.5, कोनजैक गम/कैरेजेनन 1:7 है। , और जब तीनों को एक साथ मिश्रित किया जाता है, तो सहक्रियात्मक प्रभाव कैरेजेनन/कोन्जैक गम के समान होता है, जो दर्शाता है कि तीनों का कोई विशेष यौगिक नहीं है। इंटरैक्शन [249]।

1.3.2.2 दो गैर-कर्डलान यौगिक प्रणालियाँ

दो प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड जिनमें जेल गुण नहीं होते हैं, वे यौगिकीकरण के माध्यम से जेल गुण प्रदर्शित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप जेल उत्पाद बन सकते हैं [250]। टिड्डी बीन गम को ज़ैंथन गम के साथ मिलाने से एक सहक्रियात्मक प्रभाव पैदा होता है जो नए जैल के निर्माण को प्रेरित करता है [251]। यौगिकीकरण के लिए कोनजैक ग्लूकोमानन में ज़ैंथन गम मिलाकर एक नया जेल उत्पाद भी प्राप्त किया जा सकता है [252]। वेई यान्क्सिया एट अल। टिड्डी बीन गम और ज़ैंथन गम के परिसर के रियोलॉजिकल गुणों का अध्ययन किया। नतीजे बताते हैं कि टिड्डी बीन गम और ज़ैंथन गम का यौगिक एक सहक्रियात्मक प्रभाव पैदा करता है। जब यौगिक आयतन अनुपात 4:6 होता है, तो सबसे मजबूत सहक्रियात्मक प्रभाव [253] होता है। फिट्ज़सिमोंस एट अल। कमरे के तापमान पर और हीटिंग के तहत ज़ैंथन गम के साथ मिश्रित कोनजैक ग्लूकोमैनन। परिणामों से पता चला कि सभी यौगिकों ने जेल गुणों का प्रदर्शन किया, जो दोनों के बीच सहक्रियात्मक प्रभाव को दर्शाता है। यौगिक तापमान और ज़ैंथन गम की संरचनात्मक स्थिति ने दोनों के बीच की बातचीत को प्रभावित नहीं किया [254]। गुओ शौजुन और अन्य ने सुअर के मल बीन गम और ज़ैंथन गम के मूल मिश्रण का अध्ययन किया, और परिणामों से पता चला कि सुअर के मल बीन गम और ज़ैंथन गम में एक मजबूत सहक्रियात्मक प्रभाव होता है। सुअर के मल बीन गम और ज़ैंथन गम यौगिक चिपकने का इष्टतम संयोजन अनुपात 6/4 (w/w) है। यह सोयाबीन गोंद के एकल घोल से 102 गुना अधिक है, और जेल तब बनता है जब यौगिक गोंद की सांद्रता 0.4% तक पहुंच जाती है। यौगिक चिपकने वाले पदार्थ में उच्च चिपचिपाहट, अच्छी स्थिरता और रियोलॉजिकल गुण होते हैं, और यह एक उत्कृष्ट खाद्य-गम है [255]।

1.3.3 पॉलिमर कंपोजिट की अनुकूलता

थर्मोडायनामिक दृष्टिकोण से अनुकूलता, आणविक-स्तर की अनुकूलता प्राप्त करने को संदर्भित करती है, जिसे पारस्परिक घुलनशीलता के रूप में भी जाना जाता है। फ्लोरी-हगिन्स मॉडल सिद्धांत के अनुसार, यौगिक प्रक्रिया के दौरान पॉलिमर यौगिक प्रणाली का मुक्त ऊर्जा परिवर्तन गिब्स मुक्त ऊर्जा सूत्र के अनुरूप होता है:

△���=△���—T△एस (1-1)

उनमें से, △���जटिल मुक्त ऊर्जा है, △���जटिल ऊष्मा है, जटिल एन्ट्रापी है; पूर्ण तापमान है; जटिल प्रणाली तभी संगत प्रणाली होती है जब मुक्त ऊर्जा बदलती है △���जटिल प्रक्रिया के दौरान [256]।

मिश्रणीयता की अवधारणा इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि बहुत कम प्रणालियाँ थर्मोडायनामिक अनुकूलता प्राप्त कर सकती हैं। मिश्रणीयता सजातीय परिसरों को बनाने के लिए विभिन्न घटकों की क्षमता को संदर्भित करती है, और आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला मानदंड यह है कि परिसर एक एकल ग्लास संक्रमण बिंदु प्रदर्शित करते हैं।

थर्मोडायनामिक संगतता से भिन्न, सामान्यीकृत अनुकूलता यौगिक प्रणाली में प्रत्येक घटक की एक-दूसरे को समायोजित करने की क्षमता को संदर्भित करती है, जो व्यावहारिक दृष्टिकोण से प्रस्तावित है [257]।

सामान्यीकृत अनुकूलता के आधार पर, पॉलिमर यौगिक प्रणालियों को पूरी तरह से संगत, आंशिक रूप से संगत और पूरी तरह से असंगत प्रणालियों में विभाजित किया जा सकता है। एक पूरी तरह से संगत प्रणाली का मतलब है कि यौगिक आणविक स्तर पर थर्मोडायनामिक रूप से मिश्रणीय है; आंशिक रूप से संगत प्रणाली का मतलब है कि यौगिक एक निश्चित तापमान या संरचना सीमा के भीतर संगत है; एक पूरी तरह से असंगत प्रणाली का मतलब है कि यौगिक आणविक-स्तर की मिश्रणीयता है जिसे किसी भी तापमान या संरचना पर प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

विभिन्न पॉलिमर के बीच कुछ संरचनात्मक अंतर और गठन संबंधी एन्ट्रॉपी के कारण, अधिकांश पॉलिमर जटिल सिस्टम आंशिक रूप से संगत या असंगत हैं [11, 12]। यौगिक प्रणाली के चरण पृथक्करण और मिश्रण के स्तर के आधार पर, आंशिक रूप से संगत प्रणाली की अनुकूलता भी काफी भिन्न होगी [11]। पॉलिमर कंपोजिट के स्थूल गुण उनकी आंतरिक सूक्ष्म आकृति विज्ञान और प्रत्येक घटक के भौतिक और रासायनिक गुणों से निकटता से संबंधित हैं। 240], इसलिए यौगिक प्रणाली की सूक्ष्म आकृति विज्ञान और अनुकूलता का अध्ययन करना बहुत महत्वपूर्ण है।

बाइनरी यौगिकों की अनुकूलता के लिए अनुसंधान और लक्षण वर्णन विधियाँ:

(1) ग्लास संक्रमण तापमान टी���तुलना विधि. टी की तुलना���टी के साथ यौगिक का���इसके घटकों में से, यदि केवल एक टी���यौगिक में प्रकट होता है, यौगिक प्रणाली एक संगत प्रणाली है; यदि दो टी हैं���, और दो टी���यौगिक की स्थिति दो समूहों में हैं बिंदु T के मध्य में���इंगित करता है कि यौगिक प्रणाली आंशिक रूप से संगत प्रणाली है; यदि दो टी हैं���, और वे दो घटकों टी की स्थिति पर स्थित हैं���, यह इंगित करता है कि यौगिक प्रणाली एक असंगत प्रणाली है।

T���तुलना विधि में अक्सर उपयोग किए जाने वाले परीक्षण उपकरण डायनेमिक थर्मोमैकेनिकल एनालाइजर (डीएमए) और डिफरेंशियल स्कैनिंग कैलोरीमीटर (डीएससी) हैं। यह विधि यौगिक प्रणाली की अनुकूलता का शीघ्रता से आकलन कर सकती है, लेकिन यदि टी���दो घटकों में से एक समान है, एक एकल टी���कंपाउंडिंग के बाद भी दिखाई देगा, इसलिए इस विधि में कुछ कमियां हैं [10]।

(2) रूपात्मक अवलोकन विधि। सबसे पहले, यौगिक की स्थूल आकृति विज्ञान का निरीक्षण करें। यदि यौगिक में स्पष्ट चरण पृथक्करण है, तो प्रारंभिक रूप से यह निर्णय लिया जा सकता है कि यौगिक प्रणाली एक असंगत प्रणाली है। दूसरे, यौगिक की सूक्ष्म आकृति विज्ञान और चरण संरचना का अवलोकन सूक्ष्मदर्शी द्वारा किया जाता है। दो घटक जो पूरी तरह से संगत हैं, एक सजातीय स्थिति बनाएंगे। इसलिए, अच्छी अनुकूलता वाला यौगिक समान चरण वितरण और छोटे बिखरे हुए चरण कण आकार का निरीक्षण कर सकता है। और धुंधला इंटरफ़ेस.

स्थलाकृति अवलोकन विधि में अक्सर उपयोग किए जाने वाले परीक्षण उपकरण ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम) हैं। स्थलाकृति अवलोकन विधि का उपयोग अन्य लक्षण वर्णन विधियों के साथ संयोजन में एक सहायक विधि के रूप में किया जा सकता है।

(3)पारदर्शिता विधि। आंशिक रूप से संगत यौगिक प्रणाली में, दो घटक एक निश्चित तापमान और संरचना सीमा के भीतर संगत हो सकते हैं, और चरण पृथक्करण इस सीमा से परे होगा। यौगिक प्रणाली को एक सजातीय प्रणाली से दो-चरण प्रणाली में बदलने की प्रक्रिया में, इसका प्रकाश संप्रेषण बदल जाएगा, इसलिए यौगिक की पारदर्शिता का अध्ययन करके इसकी अनुकूलता का अध्ययन किया जा सकता है।

इस विधि का उपयोग केवल एक सहायक विधि के रूप में किया जा सकता है, क्योंकि जब दो पॉलिमर के अपवर्तक सूचकांक समान होते हैं, तो दो असंगत पॉलिमर को संयोजित करने से प्राप्त यौगिक भी पारदर्शी होता है।

(4) रियोलॉजिकल विधि। इस विधि में, यौगिक के विस्कोलेस्टिक मापदंडों में अचानक परिवर्तन का उपयोग चरण पृथक्करण के संकेत के रूप में किया जाता है, उदाहरण के लिए, चिपचिपाहट-तापमान वक्र में अचानक परिवर्तन का उपयोग चरण पृथक्करण को चिह्नित करने के लिए किया जाता है, और स्पष्ट परिवर्तन को चिह्नित करने के लिए किया जाता है। चरण पृथक्करण के संकेत के रूप में कतरनी तनाव-तापमान वक्र का उपयोग किया जाता है। कंपाउंडिंग के बाद चरण पृथक्करण के बिना कंपाउंडिंग सिस्टम में अच्छी संगतता होती है, और चरण पृथक्करण वाले सिस्टम असंगत या आंशिक रूप से संगत सिस्टम होते हैं [258]।

(5) हान की वक्र विधि। हान का वक्र lg है���'(���) एलजी जी", यदि यौगिक प्रणाली के हान वक्र पर कोई तापमान निर्भरता नहीं है, और विभिन्न तापमानों पर हान का वक्र एक मुख्य वक्र बनाता है, तो यौगिक प्रणाली संगत है; यदि यौगिक प्रणाली संगत है तो हान का वक्र तापमान पर निर्भर है। यदि हान का वक्र अलग-अलग तापमान पर एक दूसरे से अलग हो जाता है और मुख्य वक्र नहीं बना पाता है, तो यौगिक प्रणाली असंगत या आंशिक रूप से संगत होती है। इसलिए, यौगिक प्रणाली की अनुकूलता को हान के वक्र के पृथक्करण के अनुसार आंका जा सकता है।

(6) समाधान श्यानता विधि. यह विधि यौगिक प्रणाली की अनुकूलता को चिह्नित करने के लिए समाधान की चिपचिपाहट में परिवर्तन का उपयोग करती है। विभिन्न समाधान सांद्रता के तहत, यौगिक की चिपचिपाहट को संरचना के विरुद्ध प्लॉट किया जाता है। यदि यह एक रैखिक संबंध है, तो इसका मतलब है कि यौगिक प्रणाली पूरी तरह से संगत है; यदि यह एक अरेखीय संबंध है, तो इसका मतलब है कि यौगिक प्रणाली आंशिक रूप से संगत है; यदि यह एस-आकार का वक्र है, तो यह दर्शाता है कि यौगिक प्रणाली पूरी तरह से असंगत है [10]।

(7) इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी। दो पॉलिमर के मिश्रित होने के बाद, यदि अनुकूलता अच्छी है, तो हाइड्रोजन बांड जैसी परस्पर क्रियाएं होंगी, और पॉलिमर श्रृंखला पर प्रत्येक समूह के अवरक्त स्पेक्ट्रम पर विशेषता समूहों की बैंड स्थिति बदल जाएगी। कॉम्प्लेक्स और प्रत्येक घटक के विशिष्ट समूह बैंड की ऑफसेट जटिल प्रणाली की अनुकूलता का अंदाजा लगा सकती है।

इसके अलावा, कॉम्प्लेक्स की अनुकूलता का अध्ययन थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषक, एक्स-रे विवर्तन, छोटे कोण एक्स-रे बिखरने, प्रकाश बिखरने, न्यूट्रॉन इलेक्ट्रॉन बिखरने, परमाणु चुंबकीय अनुनाद और अल्ट्रासोनिक तकनीकों [10] द्वारा भी किया जा सकता है।

1.3.4 हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज/हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्च कंपाउंडिंग की अनुसंधान प्रगति

1.3.4.1 हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज और अन्य पदार्थों का संयोजन

एचपीएमसी और अन्य पदार्थों के यौगिकों का उपयोग मुख्य रूप से दवा-नियंत्रित रिलीज सिस्टम और खाद्य या डिग्रेडेबल फिल्म पैकेजिंग सामग्री में किया जाता है। दवा-नियंत्रित रिलीज के अनुप्रयोग में, एचपीएमसी के साथ मिश्रित पॉलिमर में अक्सर सिंथेटिक पॉलिमर जैसे पॉलीविनाइल अल्कोहल (पीवीए), लैक्टिक एसिड-ग्लाइकोलिक एसिड कोपोलिमर (पीएलजीए) और पॉलीकैप्रोलैक्टोन (पीसीएल), साथ ही प्रोटीन, प्राकृतिक पॉलिमर जैसे शामिल होते हैं। पॉलीसेकेराइड. अब्देल-ज़हीर एट अल। संरचनात्मक संरचना, थर्मल स्थिरता और एचपीएमसी/पीवीए कंपोजिट के प्रदर्शन के साथ उनके संबंध का अध्ययन किया, और परिणामों से पता चला कि दो पॉलिमर की उपस्थिति में कुछ मिश्रणीयता है [259]। ज़बीही एट अल. इंसुलिन के नियंत्रित और निरंतर रिलीज के लिए माइक्रोकैप्सूल तैयार करने के लिए एचपीएमसी/पीएलजीए कॉम्प्लेक्स का उपयोग किया जाता है, जो पेट और आंत में निरंतर रिलीज प्राप्त कर सकता है [260]। जावेद एट अल. मिश्रित हाइड्रोफिलिक एचपीएमसी और हाइड्रोफोबिक पीसीएल और दवा नियंत्रित और निरंतर रिलीज के लिए माइक्रोकैप्सूल सामग्री के रूप में एचपीएमसी/पीसीएल कॉम्प्लेक्स का उपयोग किया जाता है, जिसे कंपाउंडिंग अनुपात को समायोजित करके मानव शरीर के विभिन्न हिस्सों में जारी किया जा सकता है [261]। डिंग एट अल. औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए सैद्धांतिक मार्गदर्शन प्रदान करते हुए, नियंत्रित दवा रिलीज के क्षेत्र में उपयोग किए जाने वाले एचपीएमसी/कोलेजन कॉम्प्लेक्स की चिपचिपाहट, गतिशील विस्कोलेस्टिसिटी, क्रीप रिकवरी और थिक्सोट्रॉपी जैसे रियोलॉजिकल गुणों का अध्ययन किया गया। अर्थनारी, कै और राय एट अल। [263-265] एचपीएमसी के कॉम्प्लेक्स और चिटोसन, ज़ैंथन गम और सोडियम एल्गिनेट जैसे पॉलीसेकेराइड को वैक्सीन और दवा निरंतर जारी करने की प्रक्रिया में लागू किया गया था, और परिणामों ने एक नियंत्रणीय दवा रिलीज प्रभाव दिखाया [263-265]।

खाद्य या सड़ने योग्य फिल्म पैकेजिंग सामग्री के विकास में, एचपीएमसी के साथ मिश्रित पॉलिमर अक्सर मुख्य रूप से लिपिड, प्रोटीन और पॉलीसेकेराइड जैसे प्राकृतिक पॉलिमर होते हैं। कराका, फागुंडेस और कॉन्ट्रेरास-ओलिवा एट अल। एचपीएमसी/लिपिड कॉम्प्लेक्स के साथ खाद्य मिश्रित झिल्ली तैयार की, और उन्हें क्रमशः प्लम, चेरी टमाटर और साइट्रस के संरक्षण में उपयोग किया। परिणामों से पता चला कि एचपीएमसी/लिपिड जटिल झिल्लियों में ताज़ा रखने का जीवाणुरोधी प्रभाव अच्छा था [266-268]। शेट्टी, रूबिलर, और डिंग एट अल। क्रमशः एचपीएमसी, रेशम प्रोटीन, मट्ठा प्रोटीन आइसोलेट और कोलेजन से तैयार खाद्य मिश्रित फिल्मों के घटकों के बीच यांत्रिक गुणों, थर्मल स्थिरता, माइक्रोस्ट्रक्चर और इंटरैक्शन का अध्ययन किया गया [269-271]। एस्टेघलाल एट अल. जैव-आधारित पैकेजिंग सामग्री में उपयोग के लिए खाद्य फिल्में तैयार करने के लिए जिलेटिन के साथ एचपीएमसी तैयार किया गया [111]। प्रिया, कोंडावेती, सकटा और ओर्टेगा-टोरो एट अल। क्रमशः HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/एथिल सेलूलोज़ और HPMC/स्टार्च खाद्य मिश्रित फिल्में तैयार कीं, और उनकी थर्मल स्थिरता, यांत्रिक गुण गुण, सूक्ष्म संरचना और जीवाणुरोधी गुणों का अध्ययन किया [139, 272-274]। एचपीएमसी/पीएलए यौगिक का उपयोग खाद्य वस्तुओं के लिए पैकेजिंग सामग्री के रूप में भी किया जा सकता है, आमतौर पर एक्सट्रूज़न द्वारा [275]।

खाद्य या सड़ने योग्य फिल्म पैकेजिंग सामग्री के विकास में, एचपीएमसी के साथ मिश्रित पॉलिमर अक्सर मुख्य रूप से लिपिड, प्रोटीन और पॉलीसेकेराइड जैसे प्राकृतिक पॉलिमर होते हैं। कराका, फागुंडेस और कॉन्ट्रेरास-ओलिवा एट अल। एचपीएमसी/लिपिड कॉम्प्लेक्स के साथ खाद्य मिश्रित झिल्ली तैयार की, और उन्हें क्रमशः प्लम, चेरी टमाटर और साइट्रस के संरक्षण में उपयोग किया। परिणामों से पता चला कि एचपीएमसी/लिपिड जटिल झिल्लियों में ताज़ा रखने का जीवाणुरोधी प्रभाव अच्छा था [266-268]। शेट्टी, रूबिलर, और डिंग एट अल। क्रमशः एचपीएमसी, रेशम प्रोटीन, मट्ठा प्रोटीन आइसोलेट और कोलेजन से तैयार खाद्य मिश्रित फिल्मों के घटकों के बीच यांत्रिक गुणों, थर्मल स्थिरता, माइक्रोस्ट्रक्चर और इंटरैक्शन का अध्ययन किया गया [269-271]। एस्टेघलाल एट अल. जैव-आधारित पैकेजिंग सामग्री में उपयोग के लिए खाद्य फिल्में तैयार करने के लिए जिलेटिन के साथ एचपीएमसी तैयार किया गया [111]। प्रिया, कोंडावेती, सकटा और ओर्टेगा-टोरो एट अल। क्रमशः HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/एथिल सेलूलोज़ और HPMC/स्टार्च खाद्य मिश्रित फिल्में तैयार कीं, और उनकी थर्मल स्थिरता, यांत्रिक गुण गुण, सूक्ष्म संरचना और जीवाणुरोधी गुणों का अध्ययन किया [139, 272-274]। एचपीएमसी/पीएलए यौगिक का उपयोग खाद्य वस्तुओं के लिए पैकेजिंग सामग्री के रूप में भी किया जा सकता है, आमतौर पर एक्सट्रूज़न द्वारा [275]।

1.3.4.2 स्टार्च और अन्य पदार्थों का संयोजन

स्टार्च और अन्य पदार्थों के संयोजन पर अनुसंधान शुरू में विभिन्न हाइड्रोफोबिक एलिफैटिक पॉलिएस्टर पदार्थों पर केंद्रित था, जिसमें पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए), पॉलीकैप्रोलैक्टोन (पीसीएल), पॉलीब्यूटिन स्यूसिनिक एसिड (पीबीएसए), आदि शामिल थे। 276]। मुलर एट अल. स्टार्च/पीएलए कंपोजिट की संरचना और गुणों और दोनों के बीच बातचीत का अध्ययन किया, और परिणामों से पता चला कि दोनों के बीच बातचीत कमजोर थी और कंपोजिट के यांत्रिक गुण खराब थे [277]। कोरिया, कोमुर और डियाज़-गोमेज़ एट अल। यांत्रिक गुणों, रियोलॉजिकल गुणों, जेल गुणों और स्टार्च/पीसीएल परिसरों के दो घटकों की अनुकूलता का अध्ययन किया गया, जिन्हें बायोडिग्रेडेबल सामग्री, बायोमेडिकल सामग्री और ऊतक इंजीनियरिंग मचान सामग्री के विकास के लिए लागू किया गया था [278-280]। ओहिकाका एट अल. पाया गया कि कॉर्नस्टार्च और पीबीएसए का मिश्रण बहुत आशाजनक है। जब स्टार्च की मात्रा 5-30% होती है, तो स्टार्च कणिकाओं की सामग्री बढ़ाने से मापांक में वृद्धि हो सकती है और टूटने पर तन्य तनाव और बढ़ाव को कम किया जा सकता है [281,282]। हाइड्रोफोबिक एलिफैटिक पॉलिएस्टर हाइड्रोफिलिक स्टार्च के साथ थर्मोडायनामिक रूप से असंगत है, और स्टार्च और पॉलिएस्टर के बीच चरण इंटरफ़ेस को बेहतर बनाने के लिए आमतौर पर विभिन्न कॉम्पैटिबिलाइज़र और एडिटिव्स जोड़े जाते हैं। स्ज़ादकोव्स्का, फ़ेरी, और ली एट अल। स्टार्च/पीएलए कॉम्प्लेक्स की संरचना और गुणों पर क्रमशः सिलेनॉल-आधारित प्लास्टिसाइज़र, मैलिक एनहाइड्राइड अलसी तेल और कार्यात्मक वनस्पति तेल डेरिवेटिव के प्रभावों का अध्ययन किया गया [283-285]। ओर्टेगा-टोरो, यू एट अल। भौतिक गुणों और स्थिरता में सुधार के लिए क्रमशः स्टार्च/पीसीएल यौगिक और स्टार्च/पीबीएसए यौगिक को अनुकूल बनाने के लिए साइट्रिक एसिड और डिफेनिलमीथेन डायसोसायनेट का उपयोग किया जाता है [286, 287]।

हाल के वर्षों में, प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड और लिपिड जैसे प्राकृतिक पॉलिमर के साथ स्टार्च के संयोजन पर अधिक से अधिक शोध किए गए हैं। टेकलेहैमनोट, साहिन-नादीन और झांग एट अल ने क्रमशः स्टार्च/ज़ीन, स्टार्च/मट्ठा प्रोटीन और स्टार्च/जिलेटिन कॉम्प्लेक्स के भौतिक रासायनिक गुणों का अध्ययन किया, और सभी परिणामों ने अच्छे परिणाम प्राप्त किए, जिन्हें खाद्य बायोमटेरियल और कैप्सूल पर लागू किया जा सकता है [52, 288, 289]। लोज़ानो-नवारो, टैलोन और रेन एट अल। क्रमशः प्रकाश संप्रेषण, यांत्रिक गुणों, जीवाणुरोधी गुणों और स्टार्च/चिटोसन मिश्रित फिल्मों के चिटोसन एकाग्रता का अध्ययन किया, और समग्र फिल्म के जीवाणुरोधी प्रभाव को बेहतर बनाने के लिए प्राकृतिक अर्क, चाय पॉलीफेनोल्स और अन्य प्राकृतिक जीवाणुरोधी एजेंटों को जोड़ा। शोध के नतीजे बताते हैं कि स्टार्च/चिटोसन मिश्रित फिल्म में भोजन और दवा की सक्रिय पैकेजिंग में काफी संभावनाएं हैं [290-292]। कौशिक, घनबरज़ादेह, अरवानितोयान्निस, और झांग एट अल। क्रमशः स्टार्च/सेल्युलोज नैनोक्रिस्टल, स्टार्च/कार्बोक्सिमिथाइलसेलुलोज, स्टार्च/मिथाइलसेलुलोज, और स्टार्च/हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलमिथाइलसेलुलोज मिश्रित फिल्मों के गुणों और खाद्य/बायोडिग्रेडेबल पैकेजिंग सामग्री में मुख्य अनुप्रयोगों का अध्ययन किया गया [293-295]। डैफे, जुमैदीन और लास्कोम्बेस एट अल। मुख्य रूप से भोजन और खाद्य पैकेजिंग के क्षेत्र में उपयोग किए जाने वाले स्टार्च/पेक्टिन, स्टार्च/अगर और स्टार्च/कैरेजेनन जैसे स्टार्च/खाद्य गोंद यौगिकों का अध्ययन किया गया [296-298]। टैपिओका स्टार्च/मकई के तेल, स्टार्च/लिपिड कॉम्प्लेक्स के भौतिक रासायनिक गुणों का अध्ययन पेरेज़, डी एट अल द्वारा किया गया था, मुख्य रूप से निकाले गए खाद्य पदार्थों की उत्पादन प्रक्रिया का मार्गदर्शन करने के लिए [299, 300]।

1.3.4.3 हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज और स्टार्च का संयोजन

वर्तमान में, एचपीएमसी और स्टार्च की यौगिक प्रणाली पर देश और विदेश में बहुत अधिक अध्ययन नहीं हुए हैं, और उनमें से अधिकांश स्टार्च की उम्र बढ़ने की घटना में सुधार करने के लिए स्टार्च मैट्रिक्स में एचपीएमसी की थोड़ी मात्रा जोड़ रहे हैं। जिमेनेज एट अल. स्टार्च झिल्ली की पारगम्यता में सुधार करने के लिए देशी स्टार्च की उम्र कम करने के लिए एचपीएमसी का उपयोग किया जाता है। परिणामों से पता चला कि एचपीएमसी को शामिल करने से स्टार्च की उम्र कम हो गई और मिश्रित झिल्ली का लचीलापन बढ़ गया। समग्र झिल्ली की ऑक्सीजन पारगम्यता में काफी वृद्धि हुई थी, लेकिन जलरोधी प्रदर्शन में वृद्धि नहीं हुई थी। कितना बदल गया है [301]। विलाक्रेस, बाश और अन्य। एचपीएमसी/स्टार्च मिश्रित फिल्म पैकेजिंग सामग्री तैयार करने के लिए एचपीएमसी और टैपिओका स्टार्च को मिश्रित किया, और मिश्रित फिल्म पर ग्लिसरीन के प्लास्टिक प्रभाव और मिश्रित फिल्म के जीवाणुरोधी गुणों पर पोटेशियम सोर्बेट और निसिन के प्रभाव का अध्ययन किया। परिणामों से पता चलता है कि एचपीएमसी सामग्री में वृद्धि के साथ, समग्र फिल्म की लोचदार मापांक और तन्य शक्ति बढ़ जाती है, ब्रेक पर बढ़ाव कम हो जाता है, और जल वाष्प पारगम्यता पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है; पोटेशियम सोर्बेट और नाइसिन दोनों मिश्रित फिल्म में सुधार कर सकते हैं। एक साथ उपयोग करने पर दो जीवाणुरोधी एजेंटों का जीवाणुरोधी प्रभाव बेहतर होता है [112, 302]। ओर्टेगा-टोरो एट अल। एचपीएमसी/स्टार्च हॉट-प्रेस्ड मिश्रित झिल्लियों के गुणों का अध्ययन किया, और मिश्रित झिल्लियों के गुणों पर साइट्रिक एसिड के प्रभाव का अध्ययन किया। परिणामों से पता चला कि एचपीएमसी स्टार्च निरंतर चरण में बिखरा हुआ था, और साइट्रिक एसिड और एचपीएमसी दोनों का स्टार्च की उम्र बढ़ने पर प्रभाव पड़ा। कुछ हद तक निषेध [139] तक। अयोरिंडे एट अल. ओरल एम्लोडिपिन की कोटिंग के लिए एचपीएमसी/स्टार्च मिश्रित फिल्म का उपयोग किया गया, और परिणामों से पता चला कि मिश्रित फिल्म का विघटन समय और रिलीज दर बहुत अच्छी थी [303]।

झाओ मिंग एट अल. एचपीएमसी फिल्मों की जल प्रतिधारण दर पर स्टार्च के प्रभाव का अध्ययन किया, और परिणामों से पता चला कि स्टार्च और एचपीएमसी का एक निश्चित सहक्रियात्मक प्रभाव था, जिसके परिणामस्वरूप जल प्रतिधारण दर में समग्र वृद्धि हुई [304]। झांग एट अल. एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक के फिल्म गुणों और समाधान के रियोलॉजिकल गुणों का अध्ययन किया। परिणाम बताते हैं कि एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली में एक निश्चित अनुकूलता है, यौगिक झिल्ली का प्रदर्शन अच्छा है, और एचपीएस से एचपीएमसी के रियोलॉजिकल गुणों का अच्छा संतुलन प्रभाव है [305, 306]। उच्च एचपीएमसी सामग्री वाले एचपीएमसी/स्टार्च यौगिक प्रणाली पर कुछ अध्ययन हैं, और उनमें से अधिकतर उथले प्रदर्शन अनुसंधान में हैं, और यौगिक प्रणाली पर सैद्धांतिक शोध अपेक्षाकृत कमी है, विशेष रूप से एचपीएमसी/एचपीएस ठंडा-गर्मी का जेल उलटा -चरण समग्र जेल. यंत्रवत अध्ययन अभी भी रिक्त अवस्था में है।

1.4 बहुलक परिसरों का रियोलॉजी

पॉलिमर सामग्रियों के प्रसंस्करण की प्रक्रिया में, प्रवाह और विरूपण अनिवार्य रूप से घटित होगा, और रियोलॉजी वह विज्ञान है जो सामग्रियों के प्रवाह और विरूपण कानूनों का अध्ययन करता है [307]। प्रवाह तरल पदार्थों का गुण है, जबकि विरूपण ठोस (क्रिस्टलीय) पदार्थों का गुण है। तरल प्रवाह और ठोस विरूपण की सामान्य तुलना इस प्रकार है:

पॉलिमर सामग्रियों के व्यावहारिक औद्योगिक अनुप्रयोगों में, उनकी चिपचिपाहट और चिपचिपापन उनके प्रसंस्करण प्रदर्शन को निर्धारित करते हैं। प्रसंस्करण और मोल्डिंग की प्रक्रिया में, कतरनी दर में परिवर्तन के साथ, बहुलक सामग्रियों की चिपचिपाहट में परिमाण के कई आदेशों का बड़ा परिमाण हो सकता है। बदलें [308]। चिपचिपापन और कतरनी पतलापन जैसे रियोलॉजिकल गुण पॉलिमर सामग्री के प्रसंस्करण के दौरान पंपिंग, छिड़काव, फैलाव और छिड़काव के नियंत्रण को सीधे प्रभावित करते हैं, और पॉलिमर सामग्री के सबसे महत्वपूर्ण गुण हैं।

1.4.1 पॉलिमर की विस्कोइलास्टिकिटी

बाहरी बल के तहत, बहुलक तरल न केवल प्रवाहित हो सकता है, बल्कि विरूपण भी दिखा सकता है, एक प्रकार का "विस्कोइलास्टिसिटी" प्रदर्शन दिखा सकता है, और इसका सार "ठोस-तरल दो-चरण" [309] का सह-अस्तित्व है। हालाँकि, यह विस्कोइलास्टिसिटी छोटी विकृतियों पर रैखिक विस्कोइलास्टिकिटी नहीं है, बल्कि नॉनलाइनियर विस्कोइलास्टिसिटी है जहां सामग्री बड़ी विकृति और लंबे समय तक तनाव प्रदर्शित करती है [310]।

प्राकृतिक पॉलीसैकेराइड जलीय घोल को हाइड्रोसोल भी कहा जाता है। तनु घोल में, पॉलीसैकेराइड मैक्रोमोलेक्यूल्स एक दूसरे से अलग किए गए कॉइल के रूप में होते हैं। जब सांद्रता एक निश्चित मूल्य तक बढ़ जाती है, तो मैक्रोमोलेक्यूलर कॉइल्स एक दूसरे में प्रवेश करती हैं और एक दूसरे को ओवरलैप करती हैं। मान को क्रांतिक सांद्रता [311] कहा जाता है। महत्वपूर्ण सांद्रता के नीचे, समाधान की चिपचिपाहट अपेक्षाकृत कम है, और यह कतरनी दर से प्रभावित नहीं होती है, जो न्यूटोनियन द्रव व्यवहार को दर्शाती है; जब महत्वपूर्ण सांद्रता पहुँच जाती है, तो मूल रूप से अलगाव में चलने वाले मैक्रोमोलेक्यूल्स एक-दूसरे से उलझने लगते हैं, और समाधान की चिपचिपाहट काफी बढ़ जाती है। वृद्धि [312]; जबकि जब सांद्रता महत्वपूर्ण सांद्रता से अधिक हो जाती है, तो कतरनी का पतलापन देखा जाता है और समाधान गैर-न्यूटोनियन द्रव व्यवहार प्रदर्शित करता है [245]।

कुछ हाइड्रोसोल कुछ शर्तों के तहत जैल बना सकते हैं, और उनके विस्कोइलास्टिक गुण आमतौर पर भंडारण मापांक जी ', हानि मापांक जी' और उनकी आवृत्ति निर्भरता द्वारा दर्शाए जाते हैं। भंडारण मापांक प्रणाली की लोच से मेल खाता है, जबकि हानि मापांक प्रणाली की चिपचिपाहट से मेल खाता है [311]। तनु विलयनों में, अणुओं के बीच कोई उलझाव नहीं होता है, इसलिए आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला में, G′, G″ से बहुत छोटा होता है, और मजबूत आवृत्ति निर्भरता दर्शाता है। चूँकि G′ और G″ क्रमशः आवृत्ति ω और इसके द्विघात के समानुपाती होते हैं, जब आवृत्ति अधिक होती है, तो G′ > G″। जब सांद्रता क्रांतिक सांद्रता से अधिक होती है, तब भी G′ और G″ में आवृत्ति निर्भरता होती है। जब आवृत्ति कम होती है, G′ < G″, और आवृत्ति धीरे-धीरे बढ़ती है, तो दोनों पार हो जाएंगे, और उच्च आवृत्ति क्षेत्र G में G′ > पर उलट जाएंगे।

वह महत्वपूर्ण बिंदु जिस पर प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड हाइड्रोसोल जेल में परिवर्तित हो जाता है, जेल बिंदु कहलाता है। जेल बिंदु की कई परिभाषाएँ हैं, और सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला रियोलॉजी में गतिशील विस्कोइलास्टिसिटी की परिभाषा है। जब सिस्टम का भंडारण मापांक G′ हानि मापांक G″ के बराबर होता है, तो यह जेल बिंदु होता है, और G′ > G″ जेल का निर्माण होता है [312, 313]।

कुछ प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड अणु कमजोर संबंध बनाते हैं, और उनकी जेल संरचना आसानी से नष्ट हो जाती है, और जी' जी से थोड़ा बड़ा है", कम आवृत्ति निर्भरता दर्शाता है; जबकि कुछ प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड अणु स्थिर क्रॉस-लिंकिंग क्षेत्र बना सकते हैं, जिनकी जेल संरचना अधिक मजबूत होती है, G′, G″ से बहुत बड़ा होता है, और इसकी कोई आवृत्ति निर्भरता नहीं होती है [311]।

1.4.2 पॉलिमर परिसरों का रियोलॉजिकल व्यवहार

पूरी तरह से संगत पॉलिमर यौगिक प्रणाली के लिए, यौगिक एक सजातीय प्रणाली है, और इसकी विस्कोइलास्टिसिटी आम तौर पर एक एकल पॉलिमर के गुणों का योग है, और इसकी विस्कोइलास्टिसिटी को सरल अनुभवजन्य नियमों [314] द्वारा वर्णित किया जा सकता है। अभ्यास ने साबित कर दिया है कि सजातीय प्रणाली अपने यांत्रिक गुणों में सुधार के लिए अनुकूल नहीं है। इसके विपरीत, चरण-पृथक संरचनाओं वाली कुछ जटिल प्रणालियों का प्रदर्शन उत्कृष्ट होता है [315]।

आंशिक रूप से संगत यौगिक प्रणाली की अनुकूलता सिस्टम यौगिक अनुपात, कतरनी दर, तापमान और घटक संरचना जैसे कारकों से प्रभावित होगी, जो अनुकूलता या चरण पृथक्करण दिखाती है, और अनुकूलता से चरण पृथक्करण में संक्रमण अपरिहार्य है। जिससे सिस्टम की विस्कोइलास्टिसिटी में महत्वपूर्ण परिवर्तन हुए [316, 317]। हाल के वर्षों में, आंशिक रूप से संगत बहुलक जटिल प्रणालियों के विस्कोलेस्टिक व्यवहार पर कई अध्ययन हुए हैं। शोध से पता चलता है कि अनुकूलता क्षेत्र में यौगिक प्रणाली का रियोलॉजिकल व्यवहार सजातीय प्रणाली की विशेषताओं को प्रस्तुत करता है। चरण पृथक्करण क्षेत्र में, रियोलॉजिकल व्यवहार सजातीय क्षेत्र से पूरी तरह से अलग और बेहद जटिल है।

प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के सही चयन, सूत्रों के तर्कसंगत डिजाइन, उत्पाद की गुणवत्ता के सख्त नियंत्रण और उत्पादन में उचित कमी के लिए विभिन्न सांद्रता, यौगिक अनुपात, कतरनी दर, तापमान आदि के तहत यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों को समझना बहुत महत्वपूर्ण है। ऊर्जा की खपत। [309]। उदाहरण के लिए, तापमान-संवेदनशील सामग्रियों के लिए, तापमान को समायोजित करके सामग्री की चिपचिपाहट को बदला जा सकता है। और प्रसंस्करण प्रदर्शन में सुधार; सामग्री के कतरनी पतले क्षेत्र को समझें, सामग्री के प्रसंस्करण प्रदर्शन को नियंत्रित करने और उत्पादन दक्षता में सुधार करने के लिए उचित कतरनी दर का चयन करें।

1.4.3 यौगिक के रियोलॉजिकल गुणों को प्रभावित करने वाले कारक

1.4.3.1 रचना

यौगिक प्रणाली के भौतिक और रासायनिक गुण और आंतरिक संरचना प्रत्येक घटक के गुणों के संयुक्त योगदान और घटकों के बीच परस्पर क्रिया का व्यापक प्रतिबिंब हैं। इसलिए, प्रत्येक घटक के भौतिक और रासायनिक गुणों की ही यौगिक प्रणाली में निर्णायक भूमिका होती है। विभिन्न पॉलिमर के बीच अनुकूलता की डिग्री व्यापक रूप से भिन्न होती है, कुछ बहुत संगत होते हैं, और कुछ लगभग पूरी तरह से असंगत होते हैं।

1.4.3.2 यौगिक प्रणाली का अनुपात

यौगिक अनुपात में परिवर्तन के साथ पॉलिमर यौगिक प्रणाली की विस्कोइलास्टिसिटी और यांत्रिक गुण महत्वपूर्ण रूप से बदल जाएंगे। ऐसा इसलिए है क्योंकि यौगिक अनुपात यौगिक प्रणाली में प्रत्येक घटक के योगदान को निर्धारित करता है, और प्रत्येक घटक को प्रभावित भी करता है। अंतःक्रिया और चरण वितरण। झी याजी एट अल। चिटोसन/हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल सेल्युलोज का अध्ययन किया और पाया कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल सेल्युलोज सामग्री [318] की वृद्धि के साथ यौगिक की चिपचिपाहट में काफी वृद्धि हुई। झांग यायुआन एट अल। ज़ैंथन गम और मकई स्टार्च के परिसर का अध्ययन किया और पाया कि जब ज़ैंथन गम का अनुपात 10% था, तो जटिल प्रणाली की स्थिरता गुणांक, उपज तनाव और द्रव सूचकांक में काफी वृद्धि हुई। जाहिर है [319]।

1.4.3.3 कतरनी दर

अधिकांश पॉलिमर तरल पदार्थ स्यूडोप्लास्टिक तरल पदार्थ होते हैं, जो न्यूटन के प्रवाह के नियम के अनुरूप नहीं होते हैं। मुख्य विशेषता यह है कि कम कतरनी के तहत चिपचिपाहट मूल रूप से अपरिवर्तित रहती है, और कतरनी दर में वृद्धि के साथ चिपचिपाहट तेजी से घट जाती है [308, 320]। पॉलिमर तरल के प्रवाह वक्र को मोटे तौर पर तीन क्षेत्रों में विभाजित किया जा सकता है: निम्न कतरनी न्यूटोनियन क्षेत्र, कतरनी पतला क्षेत्र और उच्च कतरनी स्थिरता क्षेत्र। जब कतरनी दर शून्य हो जाती है, तो तनाव और तनाव रैखिक हो जाते हैं, और तरल का प्रवाह व्यवहार न्यूटोनियन तरल के समान होता है। इस समय, श्यानता एक निश्चित मान की ओर प्रवृत्त होती है, जिसे शून्य-कतरनी श्यानता η0 कहा जाता है। η0 सामग्री के अधिकतम विश्राम समय को दर्शाता है और बहुलक सामग्री का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, जो बहुलक के औसत आणविक भार और चिपचिपा प्रवाह की सक्रियण ऊर्जा से संबंधित है। कतरनी पतले क्षेत्र में, कतरनी दर में वृद्धि के साथ चिपचिपाहट धीरे-धीरे कम हो जाती है, और "कतरनी पतलापन" की घटना होती है। यह क्षेत्र पॉलिमर सामग्री के प्रसंस्करण में एक विशिष्ट प्रवाह क्षेत्र है। उच्च कतरनी स्थिरता क्षेत्र में, जैसे-जैसे कतरनी दर में वृद्धि जारी रहती है, चिपचिपाहट एक और स्थिरांक, अनंत कतरनी चिपचिपाहट η∞ की ओर बढ़ती है, लेकिन इस क्षेत्र तक पहुंचना आमतौर पर मुश्किल होता है।

1.4.3.4 तापमान

तापमान सीधे तौर पर अणुओं की यादृच्छिक थर्मल गति की तीव्रता को प्रभावित करता है, जो प्रसार, आणविक श्रृंखला अभिविन्यास और उलझाव जैसे अंतर-आणविक इंटरैक्शन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है। सामान्य तौर पर, बहुलक सामग्रियों के प्रवाह के दौरान, आणविक श्रृंखलाओं की गति खंडों में होती है; जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, मुक्त आयतन बढ़ता है, और खंडों का प्रवाह प्रतिरोध कम हो जाता है, इसलिए चिपचिपाहट कम हो जाती है। हालाँकि, कुछ पॉलिमर के लिए, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, श्रृंखलाओं के बीच हाइड्रोफोबिक जुड़ाव होता है, इसलिए इसके बजाय चिपचिपाहट बढ़ जाती है।

विभिन्न पॉलिमर में तापमान के प्रति संवेदनशीलता की अलग-अलग डिग्री होती है, और एक ही उच्च पॉलिमर का अलग-अलग तापमान रेंज में इसके तंत्र के प्रदर्शन पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है।

1.5 इस विषय का शोध महत्व, शोध उद्देश्य और शोध सामग्री

1.5.1 अनुसंधान महत्व

यद्यपि एचपीएमसी एक सुरक्षित और खाद्य सामग्री है जिसका व्यापक रूप से भोजन और चिकित्सा के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है, इसमें फिल्म बनाने, फैलाने, गाढ़ा करने और स्थिर करने के अच्छे गुण हैं। एचपीएमसी फिल्म में अच्छी पारदर्शिता, तेल अवरोधक गुण और यांत्रिक गुण भी हैं। हालाँकि, इसकी उच्च कीमत (लगभग 100,000/टन) इसके व्यापक अनुप्रयोग को सीमित करती है, यहाँ तक कि कैप्सूल जैसे उच्च-मूल्य वाले फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों में भी। इसके अलावा, एचपीएमसी एक थर्मली प्रेरित जेल है, जो कम तापमान पर कम चिपचिपाहट के साथ एक समाधान अवस्था में मौजूद होता है, और उच्च तापमान पर एक चिपचिपा ठोस जैसा जेल बना सकता है, इसलिए कोटिंग, छिड़काव और डिपिंग जैसी प्रसंस्करण प्रक्रियाओं को किया जाना चाहिए। उच्च तापमान पर, जिसके परिणामस्वरूप उच्च उत्पादन ऊर्जा खपत और उच्च उत्पादन लागत होती है। कम तापमान पर एचपीएमसी की कम चिपचिपाहट और जेल ताकत जैसे गुण कई अनुप्रयोगों में एचपीएमसी की प्रक्रिया क्षमता को कम कर देते हैं।

इसके विपरीत, एचपीएस एक सस्ती (लगभग 20,000/टन) खाद्य सामग्री है जिसका उपयोग भोजन और चिकित्सा के क्षेत्र में भी व्यापक रूप से किया जाता है। एचपीएमसी इतना महंगा होने का कारण यह है कि एचपीएमसी तैयार करने के लिए उपयोग किया जाने वाला कच्चा माल सेलूलोज़ एचपीएस तैयार करने के लिए उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल स्टार्च की तुलना में अधिक महंगा है। इसके अलावा, एचपीएमसी को दो प्रतिस्थापनों, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल और मेथॉक्सी के साथ तैयार किया गया है। परिणामस्वरूप, तैयारी प्रक्रिया बहुत जटिल है, इसलिए एचपीएमसी की कीमत एचपीएस की तुलना में बहुत अधिक है। यह परियोजना कुछ महंगे एचपीएमसी को कम कीमत वाले एचपीएस से बदलने और समान कार्यों को बनाए रखने के आधार पर उत्पाद की कीमत को कम करने की उम्मीद करती है।

इसके अलावा, एचपीएस एक ठंडा जेल है, जो कम तापमान पर विस्कोइलास्टिक जेल अवस्था में मौजूद होता है और उच्च तापमान पर एक बहता हुआ घोल बनाता है। इसलिए, एचपीएस को एचपीएमसी में जोड़ने से एचपीएमसी का जेल तापमान कम हो सकता है और कम तापमान पर इसकी चिपचिपाहट बढ़ सकती है। और जेल की ताकत, कम तापमान पर इसकी प्रक्रिया क्षमता में सुधार। इसके अलावा, एचपीएस खाद्य फिल्म में अच्छे ऑक्सीजन अवरोधक गुण होते हैं, इसलिए एचपीएस को एचपीएमसी में जोड़ने से खाद्य फिल्म के ऑक्सीजन अवरोधक गुणों में सुधार हो सकता है।

संक्षेप में, एचपीएमसी और एचपीएस का संयोजन: सबसे पहले, इसका महत्वपूर्ण सैद्धांतिक महत्व है। एचपीएमसी एक गर्म जेल है, और एचपीएस एक ठंडा जेल है। दोनों को मिलाकर, सैद्धांतिक रूप से गर्म और ठंडे जैल के बीच एक संक्रमण बिंदु होता है। एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म जेल यौगिक प्रणाली की स्थापना और इसके तंत्र अनुसंधान, स्थापित सैद्धांतिक मार्गदर्शन, इस तरह के ठंडे और गर्म उलट-चरण जेल यौगिक प्रणाली के अनुसंधान के लिए एक नया तरीका प्रदान कर सकते हैं। दूसरे, यह उत्पादन लागत को कम कर सकता है और उत्पाद मुनाफे में सुधार कर सकता है। एचपीएस और एचपीएमसी के संयोजन के माध्यम से, कच्चे माल और उत्पादन ऊर्जा खपत के संदर्भ में उत्पादन लागत को कम किया जा सकता है, और उत्पाद लाभ में काफी सुधार किया जा सकता है। तीसरा, यह प्रसंस्करण प्रदर्शन में सुधार कर सकता है और एप्लिकेशन का विस्तार कर सकता है। एचपीएस को जोड़ने से कम तापमान पर एचपीएमसी की सांद्रता और जेल ताकत बढ़ सकती है, और कम तापमान पर इसके प्रसंस्करण प्रदर्शन में सुधार हो सकता है। इसके अलावा, उत्पाद के प्रदर्शन में सुधार किया जा सकता है। एचपीएमसी/एचपीएस की खाद्य मिश्रित फिल्म तैयार करने के लिए एचपीएस को जोड़कर, खाद्य फिल्म के ऑक्सीजन अवरोधक गुणों में सुधार किया जा सकता है।

पॉलिमर यौगिक प्रणाली की अनुकूलता सीधे सूक्ष्म आकारिकी और यौगिक के व्यापक गुणों, विशेष रूप से यांत्रिक गुणों को निर्धारित कर सकती है। इसलिए, एचपीएमसी/एचपीएस कंपाउंड सिस्टम की अनुकूलता का अध्ययन करना बहुत महत्वपूर्ण है। एचपीएमसी और एचपीएस दोनों एक ही संरचनात्मक इकाई-ग्लूकोज के साथ हाइड्रोफिलिक पॉलीसेकेराइड हैं और एक ही कार्यात्मक समूह हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल द्वारा संशोधित हैं, जो एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली की अनुकूलता में काफी सुधार करता है। हालाँकि, HPMC एक ठंडा जेल है और HPS एक गर्म जेल है, और दोनों का व्युत्क्रम जेल व्यवहार HPMC/HPS यौगिक प्रणाली के चरण पृथक्करण घटना की ओर ले जाता है। संक्षेप में, एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे-गर्म जेल मिश्रित प्रणाली की चरण आकृति विज्ञान और चरण संक्रमण काफी जटिल हैं, इसलिए इस प्रणाली की अनुकूलता और चरण पृथक्करण बहुत दिलचस्प होगा।

पॉलिमर जटिल प्रणालियों की रूपात्मक संरचना और रियोलॉजिकल व्यवहार आपस में जुड़े हुए हैं। एक ओर, प्रसंस्करण के दौरान रियोलॉजिकल व्यवहार का सिस्टम की रूपात्मक संरचना पर बहुत प्रभाव पड़ेगा; दूसरी ओर, सिस्टम का रियोलॉजिकल व्यवहार सिस्टम की रूपात्मक संरचना में परिवर्तनों को सटीक रूप से प्रतिबिंबित कर सकता है। इसलिए, उत्पादन, प्रसंस्करण और गुणवत्ता नियंत्रण के मार्गदर्शन के लिए एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों का अध्ययन करना बहुत महत्वपूर्ण है।

एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म जेल यौगिक प्रणाली की रूपात्मक संरचना, अनुकूलता और रियोलॉजी जैसे स्थूल गुण गतिशील हैं, और समाधान एकाग्रता, यौगिक अनुपात, कतरनी दर और तापमान जैसे कारकों की एक श्रृंखला से प्रभावित होते हैं। समग्र प्रणाली की सूक्ष्म रूपात्मक संरचना और स्थूल गुणों के बीच संबंध को समग्र प्रणाली की रूपात्मक संरचना और अनुकूलता को नियंत्रित करके नियंत्रित किया जा सकता है।

1.5.2 अनुसंधान उद्देश्य

एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म उलट-चरण जेल यौगिक प्रणाली का निर्माण किया गया था, इसके रियोलॉजिकल गुणों का अध्ययन किया गया था, और सिस्टम के रियोलॉजिकल गुणों पर घटकों की भौतिक और रासायनिक संरचना, यौगिक अनुपात और प्रसंस्करण स्थितियों के प्रभावों का पता लगाया गया था। एचपीएमसी/एचपीएस की खाद्य समग्र फिल्म तैयार की गई थी, और फिल्म के यांत्रिक गुणों, वायु पारगम्यता और ऑप्टिकल गुणों जैसे मैक्रोस्कोपिक गुणों का अध्ययन किया गया था, और प्रभावित करने वाले कारकों और कानूनों का पता लगाया गया था। एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म उलट-चरण जेल कॉम्प्लेक्स प्रणाली के चरण संक्रमण, अनुकूलता और चरण पृथक्करण का व्यवस्थित रूप से अध्ययन करें, इसके प्रभावशाली कारकों और तंत्रों का पता लगाएं, और सूक्ष्म रूपात्मक संरचना और मैक्रोस्कोपिक गुणों के बीच संबंध स्थापित करें। मिश्रित सामग्री के गुणों को नियंत्रित करने के लिए मिश्रित प्रणाली की रूपात्मक संरचना और अनुकूलता का उपयोग किया जाता है।

1.5.3 अनुसंधान सामग्री

अपेक्षित शोध उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए, यह पेपर निम्नलिखित शोध करेगा:

(1) एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म उलट-चरण जेल यौगिक प्रणाली का निर्माण करें, और यौगिक समाधान के रियोलॉजिकल गुणों का अध्ययन करने के लिए एक रियोमीटर का उपयोग करें, विशेष रूप से चिपचिपाहट और प्रवाह सूचकांक पर एकाग्रता, यौगिक अनुपात और कतरनी दर के प्रभाव यौगिक प्रणाली. थिक्सोट्रॉपी और थिक्सोट्रॉपी जैसे रियोलॉजिकल गुणों के प्रभाव और कानून की जांच की गई, और ठंडे और गर्म मिश्रित जेल के गठन तंत्र का प्रारंभिक पता लगाया गया।

(2) एचपीएमसी/एचपीएस खाद्य मिश्रित फिल्म तैयार की गई थी, और प्रत्येक घटक के अंतर्निहित गुणों के प्रभाव और समग्र फिल्म की सूक्ष्म आकृति विज्ञान पर संरचना अनुपात का अध्ययन करने के लिए स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग किया गया था; यांत्रिक संपत्ति परीक्षक का उपयोग प्रत्येक घटक के अंतर्निहित गुणों, समग्र फिल्म की संरचना, समग्र फिल्म के यांत्रिक गुणों पर अनुपात और पर्यावरणीय सापेक्ष आर्द्रता के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए किया गया था; समग्र फिल्म के ऑक्सीजन और प्रकाश संचरण गुणों पर घटकों के अंतर्निहित गुणों और यौगिक अनुपात के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए ऑक्सीजन ट्रांसमिशन दर परीक्षक और यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग एचपीएमसी/एचपीएस कोल्ड की अनुकूलता और चरण पृथक्करण- हॉट व्युत्क्रम जेल मिश्रित प्रणाली का अध्ययन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण और गतिशील थर्मोमैकेनिकल विश्लेषण द्वारा किया गया।

(3) एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे-गर्म व्युत्क्रम जेल मिश्रित प्रणाली के सूक्ष्म आकारिकी और यांत्रिक गुणों के बीच संबंध स्थापित किया गया था। एचपीएमसी/एचपीएस की खाद्य मिश्रित फिल्म तैयार की गई थी, और नमूने के चरण वितरण और चरण संक्रमण पर यौगिक एकाग्रता और यौगिक अनुपात के प्रभाव का ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप और आयोडीन रंगाई विधि द्वारा अध्ययन किया गया था; नमूनों के यांत्रिक गुणों और प्रकाश संचरण गुणों पर यौगिक सांद्रता और यौगिक अनुपात का प्रभाव नियम स्थापित किया गया था। एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे-गर्म व्युत्क्रम जेल मिश्रित प्रणाली की सूक्ष्म संरचना और यांत्रिक गुणों के बीच संबंध की जांच की गई।

(4) एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे-गर्म उलट-चरण जेल मिश्रित प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों और जेल गुणों पर एचपीएस प्रतिस्थापन डिग्री का प्रभाव। यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट और अन्य रियोलॉजिकल गुणों पर एचपीएस प्रतिस्थापन डिग्री, कतरनी दर और तापमान के प्रभाव, साथ ही जेल संक्रमण बिंदु, मापांक आवृत्ति निर्भरता और अन्य जेल गुणों और उनके कानूनों का अध्ययन एक रियोमीटर का उपयोग करके किया गया था। नमूनों के तापमान-निर्भर चरण वितरण और चरण संक्रमण का अध्ययन आयोडीन धुंधला द्वारा किया गया था, और एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे-गर्म उलट-चरण जेल जटिल प्रणाली के जेलेशन तंत्र का वर्णन किया गया था।

(5) मैक्रोस्कोपिक गुणों और एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे-गर्म उलट-चरण जेल मिश्रित प्रणाली की अनुकूलता पर एचपीएस के रासायनिक संरचना संशोधन के प्रभाव। एचपीएमसी/एचपीएस की खाद्य मिश्रित फिल्म तैयार की गई थी, और समग्र फिल्म की क्रिस्टल संरचना और माइक्रो-डोमेन संरचना पर एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के प्रभाव का सिंक्रोट्रॉन विकिरण छोटे-कोण एक्स-रे स्कैटरिंग तकनीक द्वारा अध्ययन किया गया था। मिश्रित झिल्ली के यांत्रिक गुणों पर एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के प्रभाव कानून का अध्ययन यांत्रिक संपत्ति परीक्षक द्वारा किया गया था; समग्र झिल्ली की ऑक्सीजन पारगम्यता पर एचपीएस प्रतिस्थापन डिग्री के प्रभाव कानून का अध्ययन ऑक्सीजन पारगम्यता परीक्षक द्वारा किया गया था; एचपीएस हाइड्रोक्सीप्रोपाइल एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्मों की थर्मल स्थिरता पर समूह प्रतिस्थापन डिग्री का प्रभाव।

अध्याय 2 एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली का रियोलॉजिकल अध्ययन

प्राकृतिक पॉलिमर-आधारित खाद्य फिल्में अपेक्षाकृत सरल गीली विधि [321] द्वारा तैयार की जा सकती हैं। सबसे पहले, एक खाद्य फिल्म बनाने वाला तरल या फिल्म बनाने वाला निलंबन तैयार करने के लिए पॉलिमर को तरल चरण में भंग या फैलाया जाता है, और फिर विलायक को हटाकर केंद्रित किया जाता है। यहां, ऑपरेशन आमतौर पर थोड़े अधिक तापमान पर सुखाकर किया जाता है। इस प्रक्रिया का उपयोग आमतौर पर पहले से पैक की गई खाद्य फिल्मों का उत्पादन करने के लिए, या उत्पाद को डुबोकर, ब्रश करके या स्प्रे करके फिल्म बनाने वाले घोल से सीधे कोट करने के लिए किया जाता है। खाद्य फिल्म प्रसंस्करण के डिजाइन के लिए फिल्म बनाने वाले तरल के सटीक रियोलॉजिकल डेटा के अधिग्रहण की आवश्यकता होती है, जो खाद्य पैकेजिंग फिल्मों और कोटिंग्स के उत्पाद गुणवत्ता नियंत्रण के लिए बहुत महत्वपूर्ण है [322]।

एचपीएमसी एक थर्मल चिपकने वाला पदार्थ है, जो उच्च तापमान पर एक जेल बनाता है और कम तापमान पर घोल अवस्था में होता है। यह थर्मल जेल गुण कम तापमान पर इसकी चिपचिपाहट को बहुत कम कर देता है, जो विशिष्ट उत्पादन प्रक्रियाओं जैसे डिपिंग, ब्रशिंग और डिपिंग के लिए अनुकूल नहीं है। संचालन, जिसके परिणामस्वरूप कम तापमान पर खराब प्रक्रिया होती है। इसके विपरीत, एचपीएस एक ठंडा जेल, कम तापमान पर एक चिपचिपा जेल राज्य और एक उच्च तापमान है। एक कम चिपचिपापन समाधान राज्य. इसलिए, दोनों के संयोजन के माध्यम से, एचपीएमसी के रियोलॉजिकल गुणों जैसे कम तापमान पर चिपचिपाहट को कुछ हद तक संतुलित किया जा सकता है।

यह अध्याय एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे-गर्म व्युत्क्रम जेल यौगिक प्रणाली के शून्य-कतरनी चिपचिपाहट, प्रवाह सूचकांक और थिक्सोट्रॉपी जैसे रियोलॉजिकल गुणों पर समाधान एकाग्रता, यौगिक अनुपात और तापमान के प्रभावों पर केंद्रित है। जोड़ नियम का उपयोग यौगिक प्रणाली की अनुकूलता पर प्रारंभिक चर्चा करने के लिए किया जाता है।

2.2 प्रायोगिक विधि

2.2.1 एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान तैयार करना

पहले एचपीएमसी और एचपीएस सूखे पाउडर को तौलें, और 15% (डब्ल्यू/डब्ल्यू) सांद्रता और 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10 के विभिन्न अनुपात के अनुसार मिलाएं; फिर 70 डिग्री सेल्सियस पानी डालें, एचपीएमसी को पूरी तरह फैलाने के लिए 120 आरपीएम/मिनट पर 30 मिनट तक तेजी से हिलाएं; फिर घोल को 95 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करें, एचपीएस को पूरी तरह से जिलेटिनाइज करने के लिए उसी गति से 1 घंटे तक तेजी से हिलाएं; जिलेटिनाइजेशन पूरा हो गया है उसके बाद, समाधान का तापमान तेजी से 70 डिग्री सेल्सियस तक कम हो गया था, और एचपीएमसी को 40 मिनट के लिए 80 आरपीएम/मिनट की धीमी गति से हिलाकर पूरी तरह से भंग कर दिया गया था। (इस आलेख में सभी w/w हैं: नमूने का शुष्क आधार द्रव्यमान/कुल समाधान द्रव्यमान)।

2.2.2 एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुण

2.2.2.1 रियोलॉजिकल विश्लेषण का सिद्धांत

घूर्णी रियोमीटर ऊपर और नीचे समानांतर क्लैंप की एक जोड़ी से सुसज्जित है, और सरल कतरनी प्रवाह को क्लैंप के बीच सापेक्ष गति के माध्यम से महसूस किया जा सकता है। रियोमीटर का परीक्षण चरण मोड, प्रवाह मोड और दोलन मोड में किया जा सकता है: चरण मोड में, रियोमीटर नमूने पर क्षणिक तनाव लागू कर सकता है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से नमूने की क्षणिक विशेषता प्रतिक्रिया और स्थिर-अवस्था समय का परीक्षण करने के लिए किया जाता है। मूल्यांकन और विस्कोइलास्टिक प्रतिक्रिया जैसे तनाव विश्राम, रेंगना और पुनर्प्राप्ति; प्रवाह मोड में, रियोमीटर नमूने पर रैखिक तनाव लागू कर सकता है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से कतरनी दर पर नमूने की चिपचिपाहट की निर्भरता और तापमान और थिक्सोट्रॉपी पर चिपचिपाहट की निर्भरता का परीक्षण करने के लिए किया जाता है; दोलन मोड में, रियोमीटर साइनसॉइडल वैकल्पिक दोलन तनाव उत्पन्न कर सकता है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से रैखिक विस्कोलेस्टिक क्षेत्र, थर्मल स्थिरता मूल्यांकन और नमूने के जेलेशन तापमान के निर्धारण के लिए किया जाता है।

2.2.2.2 प्रवाह मोड परीक्षण विधि

40 मिमी के व्यास के साथ एक समानांतर प्लेट स्थिरता का उपयोग किया गया था, और प्लेट रिक्ति को 0.5 मिमी पर सेट किया गया था।

1. श्यानता समय के साथ बदलती रहती है। परीक्षण तापमान 25 डिग्री सेल्सियस था, कतरनी दर 800 एस-1 थी, और परीक्षण का समय 2500 एस था।

2. श्यानता कतरनी दर के साथ बदलती रहती है। परीक्षण तापमान 25 डिग्री सेल्सियस, पूर्व-कतरनी दर 800 एस-1, पूर्व-कतरनी समय 1000 एस; कतरनी दर 10²-10³s.

कतरनी तनाव (τ) और कतरनी दर (γ) ओस्टवाल्ड-डी वेले पावर कानून का पालन करते हैं:

̇τ=K.γ n (2-1)

जहां τ कतरनी तनाव है, पा;

γ कतरनी दर है, s-1;

n तरलता सूचकांक है;

K चिपचिपापन गुणांक है, Pa·sn।

चिपचिपाहट के बीच संबंध (ŋ) पॉलिमर समाधान और कतरनी दर (γ) को कैरेन मापांक द्वारा फिट किया जा सकता है:

उनमें से,ŋ0कतरनी चिपचिपाहट, पा एस;

ŋ∞अनंत कतरनी चिपचिपाहट है, Pa s;

λविश्राम का समय है, s;

n कतरनी पतला सूचकांक है；

3. त्रिस्तरीय थिक्सोट्रॉपी परीक्षण विधि। परीक्षण तापमान 25°C है, a. स्थिर चरण, कतरनी दर 1 एस-1 है, और परीक्षण का समय 50 एस है; बी। कतरनी चरण, कतरनी दर 1000 एस-1 है, और परीक्षण का समय 20 एस है; सी। संरचना पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया, कतरनी दर 1 एस-1 है, और परीक्षण का समय 250 एस है।

संरचना पुनर्प्राप्ति की प्रक्रिया में, विभिन्न पुनर्प्राप्ति समय के बाद संरचना की पुनर्प्राप्ति डिग्री चिपचिपाहट की पुनर्प्राप्ति दर द्वारा व्यक्त की जाती है:

डीएसआर=ŋt ⁄ ŋ╳100%

उनमें से,ŋटी संरचनात्मक पुनर्प्राप्ति समय टीएस, पीए एस पर चिपचिपापन है;

hŋपहले चरण के अंत में चिपचिपाहट है, Pa s.

2.3 परिणाम और चर्चा

2.3.1 यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों पर कतरनी समय का प्रभाव

निरंतर कतरनी दर पर, स्पष्ट चिपचिपाहट बढ़ते कतरनी समय के साथ अलग-अलग रुझान दिखा सकती है। चित्र 2-1 एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली में समय बनाम चिपचिपाहट का एक विशिष्ट वक्र दिखाता है। चित्र से देखा जा सकता है कि कतरनी समय के विस्तार के साथ, स्पष्ट चिपचिपाहट लगातार कम हो जाती है। जब कतरनी का समय लगभग 500 एस तक पहुंच जाता है, तो चिपचिपाहट एक स्थिर स्थिति तक पहुंच जाती है, जो इंगित करती है कि उच्च गति कतरनी के तहत यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट का एक निश्चित मूल्य है। समय पर निर्भरता, यानी थिक्सोट्रॉपी, एक निश्चित समय सीमा के भीतर प्रदर्शित होती है।

इसलिए, कतरनी दर के साथ यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट के भिन्नता कानून का अध्ययन करते समय, वास्तविक स्थिर-अवस्था कतरनी परीक्षण से पहले, यौगिक प्रणाली पर थिक्सोट्रॉपी के प्रभाव को खत्म करने के लिए उच्च गति पूर्व-कतरनी की एक निश्चित अवधि की आवश्यकता होती है। . इस प्रकार, एकल कारक के रूप में कतरनी दर के साथ चिपचिपाहट भिन्नता का नियम प्राप्त होता है। इस प्रयोग में, सभी नमूनों की चिपचिपाहट समय के साथ 800 1/सेकेंड की उच्च कतरनी दर पर 1000 एस से पहले एक स्थिर स्थिति में पहुंच गई, जिसे यहां प्लॉट नहीं किया गया है। इसलिए, भविष्य के प्रायोगिक डिजाइन में, सभी नमूनों की थिक्सोट्रॉपी के प्रभाव को खत्म करने के लिए 800 1/एस की उच्च कतरनी दर पर 1000 एस के लिए पूर्व-कतरनी को अपनाया गया था।

2.3.2 यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों पर एकाग्रता का प्रभाव

आम तौर पर, पॉलिमर समाधान की चिपचिपाहट समाधान एकाग्रता में वृद्धि के साथ बढ़ती है। चित्र 2-2 एचपीएमसी/एचपीएस फॉर्मूलेशन की चिपचिपाहट की कतरनी दर निर्भरता पर एकाग्रता के प्रभाव को दर्शाता है। चित्र से, हम देख सकते हैं कि समान कतरनी दर पर, समाधान सांद्रता में वृद्धि के साथ यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट धीरे-धीरे बढ़ती है। अलग-अलग सांद्रता वाले एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधानों की चिपचिपाहट कतरनी दर में वृद्धि के साथ धीरे-धीरे कम हो गई, जिससे स्पष्ट कतरनी पतली घटना दिखाई दे रही है, जिससे संकेत मिलता है कि विभिन्न सांद्रता वाले यौगिक समाधान स्यूडोप्लास्टिक तरल पदार्थ से संबंधित हैं। हालाँकि, चिपचिपाहट की कतरनी दर निर्भरता ने समाधान एकाग्रता में परिवर्तन के साथ एक अलग प्रवृत्ति दिखाई। जब समाधान की सांद्रता कम होती है, तो मिश्रित समाधान की कतरनी पतली घटना छोटी होती है; समाधान की सांद्रता में वृद्धि के साथ, मिश्रित समाधान की कतरनी पतली घटना अधिक स्पष्ट है।

2.3.2.1 यौगिक प्रणाली की शून्य कतरनी श्यानता पर सांद्रता का प्रभाव

विभिन्न सांद्रता पर यौगिक प्रणाली के चिपचिपापन-कतरनी दर वक्रों को कैरेन मॉडल द्वारा फिट किया गया था, और यौगिक समाधान की शून्य-कतरनी चिपचिपाहट को एक्सट्रपलेशन किया गया था (0.9960 < R₂< 0.9997)। शून्य कतरनी चिपचिपाहट और एकाग्रता के बीच संबंधों का अध्ययन करके यौगिक समाधान की चिपचिपाहट पर एकाग्रता के प्रभाव का और अध्ययन किया जा सकता है। चित्र 2-3 से, यह देखा जा सकता है कि शून्य-कतरनी चिपचिपाहट और यौगिक समाधान की एकाग्रता के बीच संबंध एक शक्ति कानून का पालन करता है:

जहाँ k और m स्थिरांक हैं।

दोहरे लघुगणकीय समन्वय में, ढलान एम के परिमाण के आधार पर, यह देखा जा सकता है कि एकाग्रता पर निर्भरता दो अलग-अलग रुझान प्रस्तुत करती है। डियो-एडवर्ड्स सिद्धांत के अनुसार, कम सांद्रता पर, ढलान अधिक होता है (एम = 11.9, आर2 = 0.9942), जो तनु समाधान से संबंधित है; जबकि उच्च सांद्रता पर, ढलान अपेक्षाकृत कम है (एम = 2.8, आर2 = 0.9822), जो उप-केंद्रित समाधान से संबंधित है। इसलिए, इन दो क्षेत्रों के जंक्शन के माध्यम से यौगिक प्रणाली की महत्वपूर्ण सांद्रता C* को 8% निर्धारित किया जा सकता है। समाधान में पॉलिमर की विभिन्न अवस्थाओं और सांद्रता के बीच सामान्य संबंध के अनुसार, कम तापमान वाले समाधान में एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली का आणविक अवस्था मॉडल प्रस्तावित है, जैसा कि चित्र 2-3 में दिखाया गया है।

एचपीएस एक ठंडा जेल है, यह कम तापमान पर एक जेल अवस्था है, और यह उच्च तापमान पर एक समाधान अवस्था है। परीक्षण तापमान (25 डिग्री सेल्सियस) पर, एचपीएस एक जेल अवस्था है, जैसा कि चित्र में नीले नेटवर्क क्षेत्र में दिखाया गया है; इसके विपरीत, एचपीएमसी एक गर्म जेल है, परीक्षण तापमान पर, यह एक समाधान अवस्था में है, जैसा कि लाल रेखा अणु में दिखाया गया है।

सी <सी* के तनु समाधान में, एचपीएमसी आणविक श्रृंखलाएं मुख्य रूप से स्वतंत्र श्रृंखला संरचनाओं के रूप में मौजूद होती हैं, और बहिष्कृत मात्रा श्रृंखलाओं को एक दूसरे से अलग बनाती है; इसके अलावा, एचपीएस जेल चरण एक संपूर्ण फॉर्म बनाने के लिए कुछ एचपीएमसी अणुओं के साथ बातचीत करता है और एचपीएमसी स्वतंत्र आणविक श्रृंखलाएं एक दूसरे से अलग-अलग मौजूद होती हैं, जैसा कि चित्र 2-2 ए में दिखाया गया है।

बढ़ती सांद्रता के साथ, स्वतंत्र आणविक श्रृंखलाओं और चरण क्षेत्रों के बीच की दूरी धीरे-धीरे कम हो गई। जब महत्वपूर्ण सांद्रता C* तक पहुँच जाती है, तो एचपीएस जेल चरण के साथ बातचीत करने वाले एचपीएमसी अणु धीरे-धीरे बढ़ते हैं, और स्वतंत्र एचपीएमसी आणविक श्रृंखलाएं एक-दूसरे से जुड़ना शुरू कर देती हैं, जिससे जेल केंद्र के रूप में एचपीएस चरण बनता है, और एचपीएमसी आणविक श्रृंखलाएं आपस में जुड़ जाती हैं। और एक दूसरे से जुड़े हुए हैं. माइक्रोजेल अवस्था चित्र 2-2बी में दिखाई गई है।

सांद्रता में और वृद्धि के साथ, सी > सी*, एचपीएस जेल चरणों के बीच की दूरी और कम हो जाती है, और उलझी हुई एचपीएमसी पॉलिमर श्रृंखलाएं और एचपीएस चरण क्षेत्र अधिक जटिल हो जाते हैं और बातचीत अधिक तीव्र होती है, इसलिए समाधान व्यवहार प्रदर्शित करता है पॉलिमर पिघलने के समान, जैसा कि चित्र 2-2सी में दिखाया गया है।

2.3.2.2 यौगिक प्रणाली के द्रव व्यवहार पर एकाग्रता का प्रभाव

ओस्टवाल्ड-डी वेले पावर कानून (सूत्र (2-1) देखें) का उपयोग विभिन्न सांद्रता वाले यौगिक प्रणाली के कतरनी तनाव और कतरनी दर वक्र (पाठ में नहीं दिखाया गया) और प्रवाह सूचकांक एन और चिपचिपाहट गुणांक को फिट करने के लिए किया जाता है। के प्राप्त किया जा सकता है। , फिटिंग परिणाम तालिका 2-1 में दिखाया गया है।

तालिका 2-1 25 डिग्री सेल्सियस पर विभिन्न सांद्रता के साथ एचपीएस/एचपीएमसी समाधान का प्रवाह व्यवहार सूचकांक (एन) और द्रव स्थिरता सूचकांक (के)

न्यूटोनियन तरल पदार्थ का प्रवाह घातांक n = 1 है, स्यूडोप्लास्टिक तरल पदार्थ का प्रवाह घातांक n <1 है, और n 1 से जितना दूर विचलित होता है, तरल पदार्थ की स्यूडोप्लास्टिकिटी उतनी ही मजबूत होती है, और तनु द्रव का प्रवाह घातांक n > 1 होता है। तालिका 2-1 से देखा जा सकता है कि विभिन्न सांद्रता वाले यौगिक समाधानों के एन मान 1 से कम हैं, जो दर्शाता है कि यौगिक समाधान सभी स्यूडोप्लास्टिक तरल पदार्थ हैं। कम सांद्रता पर, पुनर्गठित समाधान का n मान 0 के करीब है, जो इंगित करता है कि कम-सांद्रता वाला यौगिक समाधान न्यूटोनियन तरल पदार्थ के करीब है, क्योंकि कम-सांद्रता वाले यौगिक समाधान में, बहुलक श्रृंखलाएं एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से मौजूद होती हैं। समाधान सांद्रता में वृद्धि के साथ, यौगिक प्रणाली का n मान धीरे-धीरे कम हो गया, जिसने संकेत दिया कि एकाग्रता में वृद्धि ने यौगिक समाधान के स्यूडोप्लास्टिक व्यवहार को बढ़ा दिया। एचपीएस चरण के बीच और उसके साथ उलझाव जैसी बातचीत हुई, और इसका प्रवाह व्यवहार पॉलिमर पिघलने के करीब था।

कम सांद्रता पर, यौगिक प्रणाली का चिपचिपापन गुणांक K छोटा होता है (C < 8%, K < 1 Pa·sn), और एकाग्रता में वृद्धि के साथ, यौगिक प्रणाली का K मान धीरे-धीरे बढ़ता है, जो दर्शाता है कि की चिपचिपाहट यौगिक प्रणाली में कमी आई, जो शून्य कतरनी चिपचिपाहट की एकाग्रता निर्भरता के अनुरूप है।

2.3.3 कंपाउंडिंग प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों पर कंपाउंडिंग अनुपात का प्रभाव

चित्र 2-4 25 डिग्री सेल्सियस पर विभिन्न मिश्रण अनुपात के साथ एचपीएमसी/एचपीएस समाधान की चिपचिपाहट बनाम कतरनी दर

तालिका 2-2 25° पर विभिन्न मिश्रण अनुपात के साथ एचपीएस/एचपीएमसी समाधान का प्रवाह व्यवहार सूचकांक (एन) और द्रव स्थिरता सूचकांक (के)

आंकड़े 2-4 एचपीएमसी/एचपीएस कंपाउंडिंग समाधान चिपचिपाहट की कतरनी दर निर्भरता पर कंपाउंडिंग अनुपात का प्रभाव दिखाते हैं। यह चित्र से देखा जा सकता है कि कम एचपीएस सामग्री (एचपीएस <20%) के साथ यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट कतरनी दर में वृद्धि के साथ पर्याप्त रूप से नहीं बदलती है, मुख्यतः क्योंकि कम एचपीएस सामग्री के साथ यौगिक प्रणाली में, एचपीएमसी समाधान अवस्था में है कम तापमान पर सतत चरण है; उच्च एचपीएस सामग्री के साथ यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट कतरनी दर में वृद्धि के साथ धीरे-धीरे कम हो जाती है, जिससे स्पष्ट कतरनी पतली घटना दिखाई देती है, जो इंगित करती है कि यौगिक समाधान स्यूडोप्लास्टिक तरल पदार्थ है। समान कतरनी दर पर, एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ यौगिक समाधान की चिपचिपाहट बढ़ जाती है, जिसका मुख्य कारण यह है कि एचपीएस कम तापमान पर अधिक चिपचिपी जेल अवस्था में है।

विभिन्न यौगिक अनुपातों, प्रवाह घातांक एन और चिपचिपाहट गुणांक के साथ यौगिक प्रणालियों के कतरनी तनाव-कतरनी दर वक्र (पाठ में नहीं दिखाया गया) को फिट करने के लिए ओस्टवाल्ड-डी वेले पावर कानून (सूत्र (2-1) देखें) का उपयोग करना के, फिटिंग परिणाम तालिका 2-2 में दिखाए गए हैं। तालिका से देखा जा सकता है कि 0.9869 <आर2 <0.9999, फिटिंग परिणाम बेहतर है। यौगिक प्रणाली का प्रवाह सूचकांक n एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ धीरे-धीरे कम हो जाता है, जबकि चिपचिपापन गुणांक K एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ धीरे-धीरे बढ़ती प्रवृत्ति दिखाता है, यह दर्शाता है कि एचपीएस जोड़ने से यौगिक समाधान अधिक चिपचिपा हो जाता है और प्रवाह करना मुश्किल हो जाता है। . यह प्रवृत्ति झांग के शोध परिणामों के अनुरूप है, लेकिन समान यौगिक अनुपात के लिए, मिश्रित समाधान का एन मान झांग के परिणाम [305] से अधिक है, जिसका मुख्य कारण यह है कि इस प्रयोग में थिक्सोट्रॉपी के प्रभाव को खत्म करने के लिए प्री-शियरिंग किया गया था। समाप्त हो गया है; झांग परिणाम थिक्सोट्रॉपी और कतरनी दर की संयुक्त क्रिया का परिणाम है; इन दोनों विधियों के पृथक्करण पर अध्याय 5 में विस्तार से चर्चा की जाएगी।

2.3.3.1 कंपाउंडिंग प्रणाली की शून्य कतरनी श्यानता पर कंपाउंडिंग अनुपात का प्रभाव

सजातीय बहुलक यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों और सिस्टम में घटकों के रियोलॉजिकल गुणों के बीच संबंध लघुगणक योग नियम के अनुरूप है। दो-घटक यौगिक प्रणाली के लिए, यौगिक प्रणाली और प्रत्येक घटक के बीच संबंध निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

उनमें से, एफ जटिल प्रणाली का रियोलॉजिकल प्रॉपर्टी पैरामीटर है;

एफ1, एफ2 क्रमशः घटक 1 और घटक 2 के रियोलॉजिकल पैरामीटर हैं;

∅1 और ∅2 क्रमशः घटक 1 और घटक 2 के द्रव्यमान अंश हैं, और ∅1 ∅2 हैं।

इसलिए, विभिन्न कंपाउंडिंग अनुपातों के साथ कंपाउंडिंग के बाद कंपाउंड सिस्टम की शून्य-कतरनी चिपचिपाहट की गणना लॉगरिदमिक योग सिद्धांत के अनुसार संबंधित अनुमानित मूल्य की गणना करने के लिए की जा सकती है। विभिन्न यौगिक अनुपातों के साथ यौगिक समाधानों के प्रायोगिक मूल्यों को अभी भी चिपचिपाहट-कतरनी दर वक्र की कैरेन फिटिंग द्वारा एक्सट्रपलेशन किया गया था। विभिन्न यौगिक अनुपातों के साथ एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली की शून्य कतरनी चिपचिपाहट के अनुमानित मूल्य की तुलना प्रयोगात्मक मूल्य से की जाती है, जैसा कि चित्र 2-5 में दिखाया गया है।

चित्र में बिंदीदार रेखा भाग लघुगणक योग नियम द्वारा प्राप्त यौगिक समाधान की शून्य कतरनी चिपचिपाहट का अनुमानित मूल्य है, और बिंदीदार रेखा ग्राफ विभिन्न यौगिक अनुपातों के साथ यौगिक प्रणाली का प्रयोगात्मक मूल्य है। यह चित्र से देखा जा सकता है कि यौगिक समाधान का प्रयोगात्मक मूल्य यौगिक नियम के सापेक्ष एक निश्चित सकारात्मक-नकारात्मक-विचलन प्रदर्शित करता है, जो दर्शाता है कि यौगिक प्रणाली थर्मोडायनामिक संगतता प्राप्त नहीं कर सकती है, और यौगिक प्रणाली एक सतत चरण-फैलाव है कम तापमान दो-चरण प्रणाली की "समुद्र-द्वीप" संरचना; और एचपीएमसी/एचपीएस कंपाउंडिंग अनुपात में निरंतर कमी के साथ, कंपाउंडिंग अनुपात 4:6 होने के बाद कंपाउंडिंग सिस्टम का निरंतर चरण बदल गया। अध्याय में शोध पर विस्तार से चर्चा की गई है।

यह चित्र से स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है कि जब एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक अनुपात बड़ा होता है, तो यौगिक प्रणाली में नकारात्मक विचलन होता है, जो इसलिए हो सकता है क्योंकि उच्च चिपचिपाहट एचपीएस कम चिपचिपापन एचपीएमसी निरंतर चरण मध्य में बिखरे हुए चरण राज्य में वितरित किया जाता है। . एचपीएस सामग्री में वृद्धि के साथ, यौगिक प्रणाली में एक सकारात्मक विचलन होता है, जो दर्शाता है कि इस समय यौगिक प्रणाली में निरंतर चरण संक्रमण होता है। उच्च चिपचिपाहट वाला एचपीएस यौगिक प्रणाली का निरंतर चरण बन जाता है, जबकि एचपीएमसी अधिक समान अवस्था में एचपीएस के निरंतर चरण में फैल जाता है।

2.3.3.2 कंपाउंडिंग प्रणाली के द्रव व्यवहार पर कंपाउंडिंग अनुपात का प्रभाव

चित्र 2-6 एचपीएस सामग्री के एक फ़ंक्शन के रूप में मिश्रित प्रणाली के प्रवाह सूचकांक एन को दिखाते हैं। चूँकि प्रवाह सूचकांक n एक लॉग-लघुगणक निर्देशांक से फिट किया गया है, यहाँ n एक रैखिक योग है। चित्र से देखा जा सकता है कि एचपीएस सामग्री में वृद्धि के साथ, यौगिक प्रणाली का प्रवाह सूचकांक एन धीरे-धीरे कम हो जाता है, यह दर्शाता है कि एचपीएस यौगिक समाधान के न्यूटोनियन द्रव गुणों को कम करता है और इसके स्यूडोप्लास्टिक द्रव व्यवहार में सुधार करता है। निचला हिस्सा उच्च चिपचिपाहट वाली जेल अवस्था है। यह चित्र से भी देखा जा सकता है कि यौगिक प्रणाली के प्रवाह सूचकांक और एचपीएस की सामग्री के बीच संबंध एक रैखिक संबंध (आर 2 0.98062 है) के अनुरूप है, इससे पता चलता है कि यौगिक प्रणाली में अच्छी अनुकूलता है।

2.3.3.3 कंपाउंडिंग प्रणाली के श्यानता गुणांक पर कंपाउंडिंग अनुपात का प्रभाव

चित्र 2-7 एचपीएस सामग्री के एक फ़ंक्शन के रूप में मिश्रित समाधान के चिपचिपापन गुणांक K को दर्शाता है। चित्र से देखा जा सकता है कि शुद्ध HPMC का K मान बहुत छोटा है, जबकि शुद्ध HPS का K मान सबसे बड़ा है, जो HPMC और HPS के जेल गुणों से संबंधित है, जो क्रमशः समाधान और जेल अवस्था में हैं। हल्का तापमान। जब कम-चिपचिपापन घटक की सामग्री अधिक होती है, अर्थात, जब एचपीएस की सामग्री कम होती है, तो यौगिक समाधान का चिपचिपापन गुणांक कम-चिपचिपापन घटक एचपीएमसी के करीब होता है; जबकि जब उच्च-चिपचिपापन घटक की सामग्री अधिक होती है, तो एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ यौगिक समाधान का K मान बढ़ जाता है, जिससे संकेत मिलता है कि एचपीएस ने कम तापमान पर एचपीएमसी की चिपचिपाहट बढ़ा दी है। यह मुख्य रूप से यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट में निरंतर चरण की चिपचिपाहट के योगदान को दर्शाता है। विभिन्न मामलों में जहां कम-चिपचिपापन घटक निरंतर चरण है और उच्च-चिपचिपापन घटक निरंतर चरण है, यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट में निरंतर चरण चिपचिपाहट का योगदान स्पष्ट रूप से भिन्न होता है। जब कम-चिपचिपापन एचपीएमसी निरंतर चरण होता है, तो यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट मुख्य रूप से निरंतर चरण की चिपचिपाहट के योगदान को दर्शाती है; और जब उच्च-चिपचिपापन एचपीएस निरंतर चरण है, तो बिखरे हुए चरण के रूप में एचपीएमसी उच्च-चिपचिपापन एचपीएस की चिपचिपाहट को कम कर देगा। प्रभाव।

2.3.4 थिक्सोट्रॉपी

थिक्सोट्रॉपी का उपयोग पदार्थों या कई प्रणालियों की स्थिरता का मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है, क्योंकि थिक्सोट्रॉपी आंतरिक संरचना और कतरनी बल के तहत क्षति की डिग्री के बारे में जानकारी प्राप्त कर सकती है [323-325]। थिक्सोट्रॉपी को अस्थायी प्रभावों और कतरनी इतिहास के साथ सहसंबंधित किया जा सकता है जिससे सूक्ष्म संरचनात्मक परिवर्तन हो सकते हैं [324, 326]। यौगिक प्रणाली के थिक्सोट्रोपिक गुणों पर विभिन्न यौगिक अनुपातों के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए तीन-चरण थिक्सोट्रोपिक विधि का उपयोग किया गया था। जैसा कि चित्र 2-5 से देखा जा सकता है, सभी नमूनों ने थिक्सोट्रॉपी की विभिन्न डिग्री प्रदर्शित कीं। कम कतरनी दरों पर, एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ यौगिक समाधान की चिपचिपाहट में काफी वृद्धि हुई, जो एचपीएस सामग्री के साथ शून्य-कतरनी चिपचिपाहट के परिवर्तन के अनुरूप थी।

विभिन्न पुनर्प्राप्ति समय पर मिश्रित नमूनों की संरचनात्मक पुनर्प्राप्ति डिग्री डीएसआर की गणना सूत्र (2-3) द्वारा की जाती है, जैसा कि तालिका 2-1 में दिखाया गया है। यदि डीएसआर <1, नमूने में कम कतरनी प्रतिरोध है, और नमूना थिक्सोट्रोपिक है; इसके विपरीत, यदि डीएसआर > 1, तो नमूने में एंटी-थिक्सोट्रॉपी है। तालिका से, हम देख सकते हैं कि शुद्ध एचपीएमसी का डीएसआर मान बहुत अधिक है, लगभग 1, ऐसा इसलिए है क्योंकि एचपीएमसी अणु एक कठोर श्रृंखला है, और इसका विश्राम समय कम है, और उच्च कतरनी बल के तहत संरचना जल्दी से ठीक हो जाती है। एचपीएस का डीएसआर मूल्य अपेक्षाकृत कम है, जो इसके मजबूत थिक्सोट्रोपिक गुणों की पुष्टि करता है, मुख्यतः क्योंकि एचपीएस एक लचीली श्रृंखला है और इसका विश्राम समय लंबा है। परीक्षण समय सीमा के भीतर संरचना पूरी तरह से ठीक नहीं हुई।

यौगिक समाधान के लिए, उसी पुनर्प्राप्ति समय में, जब एचपीएमसी सामग्री 70% से अधिक होती है, तो एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ डीएसआर तेजी से घटता है, क्योंकि एचपीएस आणविक श्रृंखला एक लचीली श्रृंखला है, और कठोर आणविक श्रृंखलाओं की संख्या यौगिक प्रणाली में एचपीएस के जुड़ने से वृद्धि होती है। यदि इसे कम किया जाता है, तो यौगिक प्रणाली के समग्र आणविक खंड का विश्राम समय लंबा हो जाता है, और उच्च कतरनी की कार्रवाई के तहत यौगिक प्रणाली की थिक्सोट्रॉपी को जल्दी से पुनर्प्राप्त नहीं किया जा सकता है। जब एचपीएमसी की सामग्री 70% से कम होती है, तो एचपीएस की सामग्री में वृद्धि के साथ डीएसआर बढ़ता है, जो इंगित करता है कि यौगिक प्रणाली में एचपीएस और एचपीएमसी की आणविक श्रृंखलाओं के बीच बातचीत होती है, जो आणविक की समग्र कठोरता में सुधार करती है। यौगिक प्रणाली में खंड और यौगिक प्रणाली का विश्राम समय कम हो जाता है, और थिक्सोट्रॉपी कम हो जाती है।

इसके अलावा, मिश्रित प्रणाली का डीएसआर मूल्य शुद्ध एचपीएमसी की तुलना में काफी कम था, जिसने संकेत दिया कि कंपाउंडिंग द्वारा एचपीएमसी की थिक्सोट्रॉपी में काफी सुधार हुआ था। यौगिक प्रणाली में अधिकांश नमूनों का डीएसआर मान शुद्ध एचपीएस से अधिक था, जो दर्शाता है कि एचपीएस की स्थिरता में कुछ हद तक सुधार हुआ था।

तालिका से यह भी देखा जा सकता है कि अलग-अलग पुनर्प्राप्ति समय पर, डीएसआर मान सभी निम्नतम बिंदु दिखाते हैं जब एचपीएमसी सामग्री 70% होती है, और जब स्टार्च सामग्री 60% से अधिक होती है, तो कॉम्प्लेक्स का डीएसआर मान इससे अधिक होता है शुद्ध एचपीएस का. सभी नमूनों के 10 सेकंड के भीतर डीएसआर मान अंतिम डीएसआर मूल्यों के बहुत करीब हैं, जो इंगित करता है कि समग्र प्रणाली की संरचना ने मूल रूप से 10 सेकंड के भीतर संरचना पुनर्प्राप्ति के अधिकांश कार्यों को पूरा कर लिया है। यह ध्यान देने योग्य है कि उच्च एचपीएस सामग्री वाले मिश्रित नमूनों में पहले वृद्धि और फिर पुनर्प्राप्ति समय के बढ़ने के साथ घटने की प्रवृत्ति देखी गई, जिससे संकेत मिलता है कि मिश्रित नमूनों ने कम कतरनी की कार्रवाई के तहत थिक्सोट्रॉपी की एक निश्चित डिग्री भी दिखाई, और उनकी संरचना अधिक अस्थिर है.

तीन-चरण थिक्सोट्रॉपी का गुणात्मक विश्लेषण रिपोर्ट किए गए थिक्सोट्रोपिक रिंग परीक्षण परिणामों के अनुरूप है, लेकिन मात्रात्मक विश्लेषण परिणाम थिक्सोट्रोपिक रिंग परीक्षण परिणामों के साथ असंगत हैं। एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली की थिक्सोट्रॉपी को एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ थिक्सोट्रोपिक रिंग विधि द्वारा मापा गया था [305]। पतन पहले कम हुआ और फिर बढ़ गया। थिक्सोट्रोपिक रिंग परीक्षण केवल थिक्सोट्रोपिक घटना के अस्तित्व का अनुमान लगा सकता है, लेकिन इसकी पुष्टि नहीं कर सकता, क्योंकि थिक्सोट्रोपिक रिंग कतरनी समय और कतरनी दर [325-327] की एक साथ कार्रवाई का परिणाम है।

2.4 इस अध्याय का सारांश

इस अध्याय में, थर्मल जेल एचपीएमसी और कोल्ड जेल एचपीएस का उपयोग ठंडे और गर्म जेल की दो-चरण मिश्रित प्रणाली के निर्माण के लिए मुख्य कच्चे माल के रूप में किया गया था। चिपचिपापन, प्रवाह पैटर्न और थिक्सोट्रॉपी जैसे रियोलॉजिकल गुणों का प्रभाव। समाधान में पॉलिमर की विभिन्न अवस्थाओं और सांद्रता के बीच सामान्य संबंध के अनुसार, कम तापमान वाले समाधान में एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली का आणविक अवस्था मॉडल प्रस्तावित है। यौगिक तंत्र में विभिन्न घटकों के गुणों के लघुगणकीय योग सिद्धांत के अनुसार यौगिक तंत्र की अनुकूलता का अध्ययन किया गया। मुख्य निष्कर्ष इस प्रकार हैं:

1. विभिन्न सांद्रता वाले मिश्रित नमूनों में कतरनी के पतले होने की एक निश्चित डिग्री देखी गई, और एकाग्रता में वृद्धि के साथ कतरनी के पतले होने की डिग्री में वृद्धि हुई।
2. एकाग्रता में वृद्धि के साथ, यौगिक प्रणाली का प्रवाह सूचकांक कम हो गया, और शून्य-कतरनी चिपचिपाहट और चिपचिपाहट गुणांक में वृद्धि हुई, यह दर्शाता है कि यौगिक प्रणाली के ठोस-समान व्यवहार में वृद्धि हुई थी।
3. एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली में एक महत्वपूर्ण एकाग्रता (8%) है, महत्वपूर्ण एकाग्रता के नीचे, यौगिक समाधान में एचपीएमसी आणविक श्रृंखला और एचपीएस जेल चरण क्षेत्र एक दूसरे से अलग होते हैं और स्वतंत्र रूप से मौजूद होते हैं; जब महत्वपूर्ण सांद्रता तक पहुँच जाता है, तो यौगिक समाधान में जेल केंद्र के रूप में एचपीएस चरण के साथ एक माइक्रोजेल राज्य बनता है, और एचपीएमसी आणविक श्रृंखलाएं आपस में जुड़ जाती हैं और एक दूसरे से जुड़ी होती हैं; महत्वपूर्ण सांद्रता के ऊपर, भीड़भाड़ वाली एचपीएमसी मैक्रोमोलेक्युलर श्रृंखलाएं और एचपीएस चरण क्षेत्र के साथ उनका अंतर्संबंध अधिक जटिल है, और अंतःक्रिया अधिक जटिल है। अधिक तीव्र, इसलिए घोल पॉलिमर पिघलने जैसा व्यवहार करता है।
4. कंपाउंडिंग अनुपात का एचपीएमसी/एचपीएस कंपाउंड समाधान के रियोलॉजिकल गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। एचपीएस सामग्री में वृद्धि के साथ, यौगिक प्रणाली की कतरनी पतली घटना अधिक स्पष्ट होती है, प्रवाह सूचकांक धीरे-धीरे कम हो जाता है, और शून्य-कतरनी चिपचिपाहट और चिपचिपाहट गुणांक धीरे-धीरे बढ़ता है। बढ़ता है, जो दर्शाता है कि कॉम्प्लेक्स के ठोस-समान व्यवहार में काफी सुधार हुआ है।
5. यौगिक प्रणाली की शून्य-कतरनी चिपचिपाहट लघुगणकीय योग नियम के सापेक्ष एक निश्चित सकारात्मक-नकारात्मक-विचलन प्रदर्शित करती है। यौगिक प्रणाली एक दो-चरण प्रणाली है जिसमें कम तापमान पर निरंतर चरण-फैला हुआ चरण "समुद्र-द्वीप" संरचना होती है, और, जैसे ही HPMC/HPS यौगिक अनुपात 4:6 के बाद कम हो गया, यौगिक प्रणाली का निरंतर चरण बदल गया।
6. प्रवाह सूचकांक और विभिन्न कंपाउंडिंग अनुपात वाले मिश्रित समाधानों के कंपाउंडिंग अनुपात के बीच एक रैखिक संबंध है, जो इंगित करता है कि कंपाउंडिंग प्रणाली में अच्छी संगतता है।
7. एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के लिए, जब कम-चिपचिपापन घटक निरंतर चरण होता है और उच्च-चिपचिपापन घटक निरंतर चरण होता है, तो यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट में निरंतर चरण चिपचिपाहट का योगदान काफी भिन्न होता है। जब कम-चिपचिपापन एचपीएमसी निरंतर चरण होता है, तो यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट मुख्य रूप से निरंतर-चरण चिपचिपाहट के योगदान को दर्शाती है; जबकि जब उच्च-चिपचिपापन एचपीएस निरंतर चरण होता है, तो फैलाव चरण के रूप में एचपीएमसी उच्च-चिपचिपापन एचपीएस की चिपचिपाहट को कम कर देगा। प्रभाव।
8. मिश्रित प्रणाली की थिक्सोट्रॉपी पर यौगिक अनुपात के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए तीन-चरण थिक्सोट्रॉपी का उपयोग किया गया था। मिश्रित प्रणाली की थिक्सोट्रॉपी में एचपीएमसी/एचपीएस संयोजन अनुपात में कमी के साथ पहले घटने और फिर बढ़ने की प्रवृत्ति देखी गई।
9. उपरोक्त प्रयोगात्मक परिणाम बताते हैं कि एचपीएमसी और एचपीएस के संयोजन के माध्यम से, दो घटकों के रियोलॉजिकल गुण, जैसे चिपचिपापन, कतरनी पतलापन घटना और थिक्सोट्रॉपी, कुछ हद तक संतुलित हो गए हैं।

अध्याय 3 एचपीएमसी/एचपीएस खाद्य मिश्रित फिल्मों की तैयारी और गुण

पॉलिमर कंपाउंडिंग बहु-घटक प्रदर्शन संपूरकता प्राप्त करने, उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ नई सामग्री विकसित करने, उत्पाद की कीमतें कम करने और सामग्रियों की अनुप्रयोग सीमा का विस्तार करने का सबसे प्रभावी तरीका है [240-242, 328]। फिर, विभिन्न पॉलिमर के बीच कुछ आणविक संरचना अंतर और गठनात्मक एन्ट्रॉपी के कारण, अधिकांश पॉलिमर कंपाउंडिंग सिस्टम असंगत या आंशिक रूप से संगत हैं [11, 12]। पॉलिमर यौगिक प्रणाली के यांत्रिक गुण और अन्य स्थूल गुण प्रत्येक घटक के भौतिक रसायन गुणों, प्रत्येक घटक के यौगिक अनुपात, घटकों के बीच संगतता और आंतरिक सूक्ष्म संरचना और अन्य कारकों से निकटता से संबंधित हैं [240, 329]।

रासायनिक संरचना के दृष्टिकोण से, एचपीएमसी और एचपीएस दोनों हाइड्रोफिलिक कर्डलान हैं, एक ही संरचनात्मक इकाई है - ग्लूकोज, और एक ही कार्यात्मक समूह - हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह द्वारा संशोधित होते हैं, इसलिए एचपीएमसी और एचपीएस का एक अच्छा चरण होना चाहिए। धारिता. हालाँकि, एचपीएमसी एक थर्मल प्रेरित जेल है, जो कम तापमान पर बहुत कम चिपचिपाहट के साथ एक समाधान अवस्था में है, और उच्च तापमान पर एक कोलाइड बनाता है; एचपीएस एक ठंड से प्रेरित जेल है, जो कम तापमान वाला जेल है और उच्च तापमान पर घोल अवस्था में होता है; जेल की स्थितियाँ और व्यवहार बिल्कुल विपरीत हैं। एचपीएमसी और एचपीएस का संयोजन अच्छी अनुकूलता के साथ एक सजातीय प्रणाली के निर्माण के लिए अनुकूल नहीं है। रासायनिक संरचना और थर्मोडायनामिक्स दोनों को ध्यान में रखते हुए, ठंडा-गर्म जेल यौगिक प्रणाली स्थापित करने के लिए एचपीएस के साथ एचपीएमसी को संयोजित करना बहुत सैद्धांतिक महत्व और व्यावहारिक मूल्य है।

यह अध्याय एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म जेल यौगिक प्रणाली में घटकों के अंतर्निहित गुणों, यौगिक अनुपात और सूक्ष्म आकारिकी, अनुकूलता और चरण पृथक्करण, यांत्रिक गुणों, ऑप्टिकल गुणों पर पर्यावरण की सापेक्ष आर्द्रता के अध्ययन पर केंद्रित है। , और यौगिक प्रणाली के थर्मल ड्रॉप गुण। और मैक्रोस्कोपिक गुणों जैसे ऑक्सीजन अवरोधक गुणों का प्रभाव।

3.1 सामग्री और उपकरण

3.1.1 मुख्य प्रायोगिक सामग्री

3.1.2 मुख्य उपकरण एवं उपस्कर

3.2 प्रायोगिक विधि

3.2.1 एचपीएमसी/एचपीएस खाद्य मिश्रित फिल्म की तैयारी

एचपीएमसी और एचपीएस के 15% (w/w) सूखे पाउडर को 3% (w/w) पॉलीथीन ग्लाइकोल प्लास्टिसाइज़र के साथ मिश्रित फिल्म बनाने वाला तरल प्राप्त करने के लिए विआयनीकृत पानी में मिश्रित किया गया था, और एचपीएमसी/की खाद्य मिश्रित फिल्म प्राप्त की गई थी। एचपीएस कास्टिंग विधि द्वारा तैयार किया गया था।

तैयारी विधि: सबसे पहले एचपीएमसी और एचपीएस सूखे पाउडर को तौलें, और उन्हें अलग-अलग अनुपात के अनुसार मिलाएं; फिर 70 डिग्री सेल्सियस पानी में डालें, और एचपीएमसी को पूरी तरह से फैलाने के लिए 120 आरपीएम/मिनट पर 30 मिनट तक तेजी से हिलाएं; फिर घोल को 95 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करें, एचपीएस को पूरी तरह से जिलेटिनाइज करने के लिए 1 घंटे तक उसी गति से तेजी से हिलाएं; जिलेटिनाइजेशन पूरा होने के बाद, समाधान का तापमान तेजी से 70 डिग्री सेल्सियस तक कम हो जाता है, और समाधान को 40 मिनट के लिए 80 आरपीएम/मिनट की धीमी गति से हिलाया जाता है। एचपीएमसी को पूरी तरह से भंग करें। मिश्रित फिल्म बनाने वाले घोल का 20 ग्राम 15 सेमी व्यास वाले पॉलीस्टाइरीन पेट्री डिश में डालें, इसे समतल करें और 37 डिग्री सेल्सियस पर सुखाएं। एक खाद्य मिश्रित झिल्ली प्राप्त करने के लिए सूखी फिल्म को डिस्क से छील दिया जाता है।

परीक्षण से पहले सभी खाद्य फिल्मों को 3 दिनों से अधिक समय तक 57% आर्द्रता पर संतुलित किया गया था, और यांत्रिक संपत्ति परीक्षण के लिए उपयोग किए जाने वाले खाद्य फिल्म भाग को 3 दिनों से अधिक समय तक 75% आर्द्रता पर संतुलित किया गया था।

3.2.2 एचपीएमसी/एचपीएस की खाद्य मिश्रित फिल्म की सूक्ष्म आकृति विज्ञान

3.2.2.1 स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का विश्लेषण सिद्धांत

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) के शीर्ष पर लगी इलेक्ट्रॉन गन उच्च मात्रा में इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित कर सकती है। कम और केंद्रित होने के बाद, यह एक निश्चित ऊर्जा और तीव्रता के साथ एक इलेक्ट्रॉन किरण बना सकता है। स्कैनिंग कॉइल के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा संचालित, एक निश्चित समय और स्थान क्रम के अनुसार नमूना बिंदु की सतह को बिंदु दर बिंदु स्कैन करें। सतह सूक्ष्म क्षेत्र की विशेषताओं में अंतर के कारण, नमूने और इलेक्ट्रॉन बीम के बीच की बातचीत अलग-अलग तीव्रता वाले माध्यमिक इलेक्ट्रॉन सिग्नल उत्पन्न करेगी, जिन्हें डिटेक्टर द्वारा एकत्र किया जाता है और विद्युत संकेतों में परिवर्तित किया जाता है, जो वीडियो द्वारा प्रवर्धित होते हैं और पिक्चर ट्यूब के ग्रिड में इनपुट, पिक्चर ट्यूब की चमक को समायोजित करने के बाद, एक माध्यमिक इलेक्ट्रॉन छवि प्राप्त की जा सकती है जो नमूने की सतह पर सूक्ष्म क्षेत्र की आकृति विज्ञान और विशेषताओं को प्रतिबिंबित कर सकती है। पारंपरिक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की तुलना में, SEM का रिज़ॉल्यूशन अपेक्षाकृत अधिक है, नमूने की सतह परत का लगभग 3nm-6nm, जो सामग्री की सतह पर सूक्ष्म संरचना सुविधाओं के अवलोकन के लिए अधिक उपयुक्त है।

3.2.2.2 परीक्षण विधि

खाद्य फिल्म को सुखाने के लिए एक डेसिकेटर में रखा गया था, और खाद्य फिल्म का एक उचित आकार चुना गया था, प्रवाहकीय चिपकने वाले के साथ एसईएम विशेष नमूना चरण पर चिपकाया गया था, और फिर एक वैक्यूम कोटर के साथ सोना चढ़ाया गया था। परीक्षण के दौरान, नमूना को एसईएम में रखा गया था, और नमूने की सूक्ष्म आकृति विज्ञान को 5 केवी के इलेक्ट्रॉन बीम त्वरण वोल्टेज के तहत 300 गुना और 1000 गुना आवर्धन पर देखा और चित्रित किया गया था।

3.2.3 एचपीएमसी/एचपीएस खाद्य मिश्रित फिल्म का प्रकाश संप्रेषण

3.2.3.1 यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री का विश्लेषण सिद्धांत

यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमीटर 200 ~ 800 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश उत्सर्जित कर सकता है और इसे वस्तु पर विकिरणित कर सकता है। आपतित प्रकाश में प्रकाश की कुछ विशिष्ट तरंग दैर्ध्य सामग्री द्वारा अवशोषित होती हैं, और आणविक कंपन ऊर्जा स्तर संक्रमण और इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा स्तर संक्रमण होता है। चूँकि प्रत्येक पदार्थ की अलग-अलग आणविक, परमाणु और आणविक स्थानिक संरचनाएँ होती हैं, प्रत्येक पदार्थ का अपना विशिष्ट अवशोषण स्पेक्ट्रम होता है, और पदार्थ की सामग्री को अवशोषण स्पेक्ट्रम पर कुछ विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर अवशोषण के स्तर के अनुसार निर्धारित या निर्धारित किया जा सकता है। इसलिए, यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विश्लेषण पदार्थों की संरचना, संरचना और अंतःक्रिया का अध्ययन करने के प्रभावी साधनों में से एक है।

जब प्रकाश की किरण किसी वस्तु से टकराती है, तो आपतित प्रकाश का एक भाग वस्तु द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है, और आपतित प्रकाश का दूसरा भाग वस्तु के माध्यम से प्रसारित हो जाता है; संचरित प्रकाश की तीव्रता और आपतित प्रकाश की तीव्रता का अनुपात संप्रेषण है।

अवशोषण और संप्रेषण के बीच संबंध का सूत्र है:

उनमें से, ए अवशोषक है;

टी संप्रेषण है, %.

अंतिम अवशोषण को अवशोषण × 0.25 मिमी/मोटाई द्वारा समान रूप से ठीक किया गया था।

3.2.3.2 परीक्षण विधि

5% एचपीएमसी और एचपीएस समाधान तैयार करें, उन्हें अलग-अलग अनुपात के अनुसार मिलाएं, फिल्म बनाने वाले समाधान के 10 ग्राम को 15 सेमी व्यास वाले पॉलीस्टाइनिन पेट्री डिश में डालें और फिल्म बनाने के लिए उन्हें 37 डिग्री सेल्सियस पर सुखाएं। खाद्य फिल्म को 1 मिमी × 3 मिमी आयताकार पट्टी में काटें, इसे क्युवेट में रखें, और खाद्य फिल्म को क्युवेट की भीतरी दीवार के करीब बनाएं। नमूनों को 200-800 एनएम की पूर्ण तरंग दैर्ध्य पर स्कैन करने के लिए एक WFZ UV-3802 UV-vis स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग किया गया था, और प्रत्येक नमूने का 5 बार परीक्षण किया गया था।

3.2.4 एचपीएमसी/एचपीएस खाद्य मिश्रित फिल्मों के गतिशील थर्मोमैकेनिकल गुण

3.2.4.1 गतिशील थर्मोमैकेनिकल विश्लेषण का सिद्धांत

डायनेमिक थर्मोमैकेनिकल एनालिसिस (डीएमए) एक उपकरण है जो एक निश्चित शॉक लोड और प्रोग्राम किए गए तापमान के तहत नमूने के द्रव्यमान और तापमान के बीच संबंध को माप सकता है, और आवधिक वैकल्पिक तनाव और समय की कार्रवाई के तहत नमूने के यांत्रिक गुणों का परीक्षण कर सकता है। तापमान और तापमान. आवृत्ति संबंध.

उच्च आणविक पॉलिमर में विस्कोइलास्टिक गुण होते हैं, जो एक ओर इलास्टोमेर की तरह यांत्रिक ऊर्जा को संग्रहीत कर सकते हैं, और दूसरी ओर बलगम की तरह ऊर्जा का उपभोग कर सकते हैं। जब आवधिक प्रत्यावर्ती बल लगाया जाता है, तो लोचदार भाग ऊर्जा को संभावित ऊर्जा में परिवर्तित करता है और इसे संग्रहीत करता है; जबकि चिपचिपा भाग ऊर्जा को ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित करता है और उसे खो देता है। पॉलिमर सामग्री आम तौर पर कम तापमान वाले ग्लास राज्य और उच्च तापमान रबर राज्य के दो राज्यों का प्रदर्शन करती है, और दोनों राज्यों के बीच संक्रमण तापमान ग्लास संक्रमण तापमान होता है। ग्लास संक्रमण तापमान सीधे सामग्री की संरचना और गुणों को प्रभावित करता है, और पॉलिमर के सबसे महत्वपूर्ण विशेषता तापमान में से एक है।

पॉलिमर के गतिशील थर्मोमैकेनिकल गुणों का विश्लेषण करके, पॉलिमर की विस्कोइलास्टिकिटी देखी जा सकती है, और पॉलिमर के प्रदर्शन को निर्धारित करने वाले महत्वपूर्ण पैरामीटर प्राप्त किए जा सकते हैं, ताकि उन्हें वास्तविक उपयोग पर्यावरण पर बेहतर ढंग से लागू किया जा सके। इसके अलावा, गतिशील थर्मोमैकेनिकल विश्लेषण आणविक खंडों के सभी स्तरों पर ग्लास संक्रमण, चरण पृथक्करण, क्रॉस-लिंकिंग, क्रिस्टलीकरण और आणविक गति के प्रति बहुत संवेदनशील है, और पॉलिमर की संरचना और गुणों पर बहुत सारी जानकारी प्राप्त कर सकता है। इसका उपयोग अक्सर पॉलिमर के अणुओं का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। आंदोलन व्यवहार. डीएमए के तापमान स्वीप मोड का उपयोग करके, ग्लास संक्रमण जैसे चरण संक्रमण की घटना का परीक्षण किया जा सकता है। डीएससी की तुलना में, डीएमए में उच्च संवेदनशीलता है और यह वास्तविक उपयोग का अनुकरण करने वाली सामग्रियों के विश्लेषण के लिए अधिक उपयुक्त है।

3.2.4.2 परीक्षण विधि

स्वच्छ, एकसमान, सपाट और क्षतिग्रस्त नमूनों का चयन करें और उन्हें 10 मिमी × 20 मिमी आयताकार पट्टियों में काटें। नमूनों का परीक्षण पर्किनएल्मर, यूएसए से पाइड्रिस डायमंड डायनेमिक थर्मोमैकेनिकल विश्लेषक का उपयोग करके तन्यता मोड में किया गया था। परीक्षण तापमान सीमा 25 ~ 150 डिग्री सेल्सियस थी, ताप दर 2 डिग्री सेल्सियस/मिनट थी, आवृत्ति 1 हर्ट्ज थी, और प्रत्येक नमूने के लिए परीक्षण दो बार दोहराया गया था। प्रयोग के दौरान, नमूने का भंडारण मापांक (ई') और हानि मापांक (ई”) दर्ज किया गया था, और भंडारण मापांक के नुकसान मापांक का अनुपात, यानी स्पर्शरेखा कोण टैन δ की भी गणना की जा सकती थी।

3.2.5 एचपीएमसी/एचपीएस खाद्य मिश्रित फिल्मों की थर्मल स्थिरता

3.2.5.1 थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण का सिद्धांत

थर्मल ग्रेविमेट्रिक एनालाइज़र (टीजीए) एक प्रोग्राम किए गए तापमान पर तापमान या समय के साथ नमूने के द्रव्यमान में परिवर्तन को माप सकता है, और इसका उपयोग हीटिंग प्रक्रिया के दौरान पदार्थों के संभावित वाष्पीकरण, पिघलने, उर्ध्वपातन, निर्जलीकरण, अपघटन और ऑक्सीकरण का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है। . और अन्य भौतिक और रासायनिक घटनाएँ। नमूने के परीक्षण के बाद सीधे प्राप्त पदार्थ के द्रव्यमान और तापमान (या समय) के बीच संबंध वक्र को थर्मोग्रैविमेट्रिक (टीजीए वक्र) कहा जाता है। वजन घटाने और अन्य जानकारी. व्युत्पन्न थर्मोग्रैविमेट्रिक वक्र (डीटीजी वक्र) टीजीए वक्र के प्रथम-क्रम व्युत्पत्ति के बाद प्राप्त किया जा सकता है, जो तापमान या समय के साथ परीक्षण किए गए नमूने के वजन घटाने की दर में परिवर्तन को दर्शाता है, और शिखर बिंदु स्थिरांक का अधिकतम बिंदु है दर।

3.2.5.2 परीक्षण विधि

समान मोटाई वाली खाद्य फिल्म का चयन करें, इसे थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषक परीक्षण डिस्क के समान व्यास वाले एक सर्कल में काटें, और फिर इसे परीक्षण डिस्क पर सपाट रखें, और 20 एमएल/मिनट की प्रवाह दर के साथ नाइट्रोजन वातावरण में इसका परीक्षण करें। . तापमान सीमा 30-700 डिग्री सेल्सियस थी, ताप दर 10 डिग्री सेल्सियस/मिनट थी, और प्रत्येक नमूने का दो बार परीक्षण किया गया था।

3.2.6.1 तन्यता गुण विश्लेषण का सिद्धांत

3.2.6 एचपीएमसी/एचपीएस खाद्य मिश्रित फिल्मों के तन्य गुण

यांत्रिक संपत्ति परीक्षक विशिष्ट तापमान, आर्द्रता और गति की स्थिति के तहत अनुदैर्ध्य अक्ष के साथ तख़्ता पर एक स्थिर तन्य भार लागू कर सकता है जब तक कि तख़्ता टूट न जाए। परीक्षण के दौरान, तख़्ता पर लागू भार और इसकी विरूपण मात्रा को यांत्रिक संपत्ति परीक्षक द्वारा दर्ज किया गया था, और तख़्ता के तन्य विरूपण के दौरान तनाव-खिंचाव वक्र खींचा गया था। तनाव-खिंचाव वक्र से, फिल्म के तन्य गुणों का मूल्यांकन करने के लिए तन्य शक्ति (ζt), टूटने पर बढ़ाव (εb) और लोचदार मापांक (E) की गणना की जा सकती है।

सामग्रियों के तनाव-खिंचाव संबंध को आम तौर पर दो भागों में विभाजित किया जा सकता है: लोचदार विरूपण क्षेत्र और प्लास्टिक विरूपण क्षेत्र। लोचदार विरूपण क्षेत्र में, सामग्री के तनाव और तनाव का एक रैखिक संबंध होता है, और इस समय विरूपण को पूरी तरह से ठीक किया जा सकता है, जो कुक के नियम के अनुरूप है; प्लास्टिक विरूपण क्षेत्र में, सामग्री का तनाव और तनाव अब रैखिक नहीं है, और इस समय होने वाली विकृति अपरिवर्तनीय है, अंततः सामग्री टूट जाती है।

तन्य शक्ति गणना सूत्र：

कहां: तन्य शक्ति है, एमपीए;

पी अधिकतम भार या ब्रेकिंग लोड है, एन;

बी नमूना चौड़ाई है, मिमी;

d नमूने की मोटाई है, मिमी।

ब्रेक पर बढ़ाव की गणना करने का सूत्र:

कहां: εb ब्रेक पर बढ़ाव है, %;

नमूना टूटने पर एल अंकन रेखाओं के बीच की दूरी है, मिमी;

L0 नमूने की मूल गेज लंबाई है, मिमी।

लोचदार मापांक गणना सूत्र:

उनमें से: ई लोचदार मापांक, एमपीए है;

ζ तनाव है, एमपीए;

ε तनाव है.

3.2.6.2 परीक्षण विधि

स्वच्छ, समान, सपाट और क्षतिग्रस्त नमूनों का चयन करें, राष्ट्रीय मानक GB13022-91 का संदर्भ लें, और उन्हें 120 मिमी की कुल लंबाई के साथ डंबल के आकार के स्प्लिन में काटें, 86 मिमी के फिक्स्चर के बीच की प्रारंभिक दूरी, 40 मिमी के निशान के बीच की दूरी, और 10 मिमी की चौड़ाई. स्प्लिंस को 75% और 57% (संतृप्त सोडियम क्लोराइड और सोडियम ब्रोमाइड समाधान के वातावरण में) आर्द्रता पर रखा गया था, और मापने से पहले 3 दिनों से अधिक समय तक संतुलित किया गया था। इस प्रयोग में, संयुक्त राज्य अमेरिका के इंस्ट्रोन कॉर्पोरेशन के एएसटीएम डी638, 5566 मैकेनिकल प्रॉपर्टी टेस्टर और इसके 2712-003 न्यूमेटिक क्लैंप का उपयोग परीक्षण के लिए किया जाता है। तन्यता गति 10 मिमी/मिनट थी, और नमूना 7 बार दोहराया गया था, और औसत मूल्य की गणना की गई थी।

3.2.7 एचपीएमसी/एचपीएस खाद्य मिश्रित फिल्म की ऑक्सीजन पारगम्यता

3.2.7.1 ऑक्सीजन पारगम्यता विश्लेषण का सिद्धांत

परीक्षण नमूना स्थापित होने के बाद, परीक्षण गुहा को दो भागों, ए और बी में विभाजित किया गया है; एक निश्चित प्रवाह दर के साथ उच्च शुद्धता वाला ऑक्सीजन प्रवाह ए गुहा में पारित किया जाता है, और एक निश्चित प्रवाह दर के साथ नाइट्रोजन प्रवाह बी गुहा में पारित किया जाता है; परीक्षण प्रक्रिया के दौरान, ए गुहा ऑक्सीजन नमूने के माध्यम से बी गुहा में प्रवेश करती है, और बी गुहा में घुसपैठ की गई ऑक्सीजन नाइट्रोजन प्रवाह द्वारा ले जाया जाता है और ऑक्सीजन सेंसर तक पहुंचने के लिए बी गुहा छोड़ देता है। ऑक्सीजन सेंसर नाइट्रोजन प्रवाह में ऑक्सीजन सामग्री को मापता है और संबंधित विद्युत संकेत आउटपुट करता है, जिससे नमूना ऑक्सीजन की गणना की जाती है। संप्रेषण.

3.2.7.2 परीक्षण विधि

क्षतिग्रस्त खाद्य मिश्रित फिल्मों को चुनें, उन्हें 10.16 x 10.16 सेमी हीरे के आकार के नमूनों में काटें, क्लैंप की किनारे की सतहों को वैक्यूम ग्रीस से कोट करें, और नमूनों को परीक्षण ब्लॉक में जकड़ें। एएसटीएम डी-3985 के अनुसार परीक्षण किया गया, प्रत्येक नमूने का परीक्षण क्षेत्र 50 सेमी2 है।

3.3 परिणाम और चर्चा

3.3.1 खाद्य मिश्रित फिल्मों का सूक्ष्म संरचना विश्लेषण

फिल्म बनाने वाले तरल के घटकों और सुखाने की स्थितियों के बीच की बातचीत फिल्म की अंतिम संरचना को निर्धारित करती है और फिल्म के विभिन्न भौतिक और रासायनिक गुणों को गंभीरता से प्रभावित करती है [330, 331]। प्रत्येक घटक के अंतर्निहित जेल गुण और यौगिक अनुपात यौगिक की आकृति विज्ञान को प्रभावित कर सकते हैं, जो झिल्ली की सतह संरचना और अंतिम गुणों को प्रभावित करता है [301, 332]। इसलिए, फिल्मों का सूक्ष्म संरचनात्मक विश्लेषण प्रत्येक घटक के आणविक पुनर्व्यवस्था पर प्रासंगिक जानकारी प्रदान कर सकता है, जो बदले में हमें फिल्मों के बाधा गुणों, यांत्रिक गुणों और ऑप्टिकल गुणों को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकता है।

विभिन्न अनुपातों के साथ एचपीएस/एचपीएमसी खाद्य फिल्मों की सतह स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप माइक्रोग्राफ चित्र 3-1 में दिखाए गए हैं। जैसा कि चित्र 3-1 से देखा जा सकता है, कुछ नमूनों में सतह पर सूक्ष्म दरारें दिखाई दीं, जो परीक्षण के दौरान नमूने में नमी की कमी या माइक्रोस्कोप गुहा में इलेक्ट्रॉन बीम के हमले के कारण हो सकती हैं [122 , 139]। चित्र में, शुद्ध एचपीएस झिल्ली और शुद्ध एचपीएमसी। झिल्लियों में अपेक्षाकृत चिकनी सूक्ष्म सतहें दिखाई दीं, और शुद्ध एचपीएस झिल्लियों की सूक्ष्म संरचना शुद्ध एचपीएमसी झिल्लियों की तुलना में अधिक सजातीय और चिकनी थी, जो मुख्य रूप से शीतलन प्रक्रिया के दौरान स्टार्च मैक्रोमोलेक्यूल्स (एमाइलोज अणु और एमाइलोपेक्टिन अणु) के कारण हो सकती है।) ने बेहतर आणविक पुनर्व्यवस्था हासिल की। जलीय घोल में. कई अध्ययनों से पता चला है कि शीतलन प्रक्रिया में एमाइलोज-एमाइलोपेक्टिन-जल प्रणाली

जेल निर्माण और चरण पृथक्करण के बीच एक प्रतिस्पर्धी तंत्र हो सकता है। यदि चरण पृथक्करण की दर जेल निर्माण की दर से कम है, तो सिस्टम में चरण पृथक्करण नहीं होगा, अन्यथा, सिस्टम में चरण पृथक्करण होगा [333, 334]। इसके अलावा, जब एमाइलोज की मात्रा 25% से अधिक हो जाती है, तो एमाइलोज का जिलेटिनाइजेशन और निरंतर एमाइलोज नेटवर्क संरचना चरण पृथक्करण की उपस्थिति को महत्वपूर्ण रूप से रोक सकती है [334]। इस पेपर में प्रयुक्त एचपीएस की एमाइलोज़ सामग्री 80% है, जो 25% से कहीं अधिक है, इस प्रकार यह इस घटना को बेहतर ढंग से दर्शाती है कि शुद्ध एचपीएस झिल्ली शुद्ध एचपीएमसी झिल्ली की तुलना में अधिक सजातीय और चिकनी होती है।

आंकड़ों की तुलना से यह देखा जा सकता है कि सभी मिश्रित फिल्मों की सतहें अपेक्षाकृत खुरदरी हैं, और कुछ अनियमित उभार बिखरे हुए हैं, जो दर्शाता है कि एचपीएमसी और एचपीएस के बीच एक निश्चित डिग्री की असमानता है। इसके अलावा, उच्च एचपीएमसी सामग्री वाली मिश्रित झिल्लियों ने उच्च एचपीएस सामग्री वाली मिश्रित झिल्लियों की तुलना में अधिक सजातीय संरचना प्रदर्शित की। 37 डिग्री सेल्सियस फिल्म निर्माण तापमान पर एचपीएस-आधारित संघनन

जेल गुणों के आधार पर, एचपीएस ने एक चिपचिपी जेल अवस्था प्रस्तुत की; जबकि एचपीएमसी के थर्मल जेल गुणों के आधार पर, एचपीएमसी ने पानी जैसी घोल अवस्था प्रस्तुत की। उच्च एचपीएस सामग्री (7:3 एचपीएस/एचपीएमसी) के साथ मिश्रित झिल्ली में, चिपचिपा एचपीएस निरंतर चरण है, और पानी की तरह एचपीएमसी उच्च-चिपचिपापन एचपीएस निरंतर चरण में फैला हुआ चरण के रूप में फैला हुआ है, जो अनुकूल नहीं है बिखरे हुए चरण के समान वितरण के लिए; उच्च एचपीएमसी सामग्री (3:7 एचपीएस/एचपीएमसी) वाली मिश्रित फिल्म में, कम-चिपचिपापन एचपीएमसी निरंतर चरण में बदल जाता है, और चिपचिपा एचपीएस कम-चिपचिपापन एचपीएमसी चरण में बिखरे हुए चरण के रूप में फैल जाता है, जो अनुकूल है एक सजातीय चरण का गठन. यौगिक प्रणाली.

यह चित्र से देखा जा सकता है कि यद्यपि सभी मिश्रित फिल्में खुरदरी और अमानवीय सतह संरचनाएं दिखाती हैं, कोई स्पष्ट चरण इंटरफ़ेस नहीं पाया जाता है, जो दर्शाता है कि एचपीएमसी और एचपीएस में अच्छी संगतता है। पीईजी जैसे प्लास्टिसाइज़र के बिना एचपीएमसी/स्टार्च मिश्रित फिल्मों ने स्पष्ट चरण पृथक्करण दिखाया [301], इस प्रकार यह संकेत मिलता है कि स्टार्च और पीईजी प्लास्टिसाइज़र दोनों के हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल संशोधन समग्र-प्रणाली की अनुकूलता में सुधार कर सकते हैं।

3.3.2 खाद्य मिश्रित फिल्मों का ऑप्टिकल गुण विश्लेषण

विभिन्न अनुपातों के साथ एचपीएमसी/एचपीएस की खाद्य मिश्रित फिल्मों के प्रकाश संचरण गुणों का परीक्षण यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमीटर द्वारा किया गया था, और यूवी स्पेक्ट्रा को चित्र 3-2 में दिखाया गया है। प्रकाश संप्रेषण मान जितना बड़ा होगा, फिल्म उतनी ही अधिक समान और पारदर्शी होगी; इसके विपरीत, प्रकाश संप्रेषण मान जितना छोटा होगा, फिल्म उतनी ही अधिक असमान और अपारदर्शी होगी। यह चित्र 3-2 (ए) से देखा जा सकता है कि सभी मिश्रित फिल्में पूर्ण तरंग दैर्ध्य स्कैनिंग रेंज में स्कैनिंग तरंग दैर्ध्य की वृद्धि के साथ एक समान प्रवृत्ति दिखाती हैं, और तरंग दैर्ध्य की वृद्धि के साथ प्रकाश संप्रेषण धीरे-धीरे बढ़ता है। 350nm पर, वक्र पठारी हो जाते हैं।

तुलना के लिए 500 एनएम के तरंग दैर्ध्य पर संप्रेषण का चयन करें, जैसा कि चित्र 3-2 (बी) में दिखाया गया है, शुद्ध एचपीएस फिल्म का संप्रेषण शुद्ध एचपीएमसी फिल्म की तुलना में कम है, और एचपीएमसी सामग्री की वृद्धि के साथ, संप्रेषण पहले कम हो जाता है, और फिर न्यूनतम मूल्य पर पहुंचने के बाद बढ़ गया। जब एचपीएमसी सामग्री 70% तक बढ़ गई, तो मिश्रित फिल्म का प्रकाश संप्रेषण शुद्ध एचपीएस से अधिक था। यह सर्वविदित है कि एक सजातीय प्रणाली बेहतर प्रकाश संप्रेषण प्रदर्शित करेगी, और इसका यूवी-मापा संप्रेषण मूल्य आम तौर पर अधिक होता है; अमानवीय सामग्रियां आम तौर पर अधिक अपारदर्शी होती हैं और उनमें यूवी संप्रेषण मान कम होता है। मिश्रित फिल्मों का संप्रेषण मूल्य (7:3, 5:5) शुद्ध एचपीएस और एचपीएमसी फिल्मों की तुलना में कम था, जो दर्शाता है कि एचपीएस और एचपीएमसी के दो घटकों के बीच कुछ हद तक चरण पृथक्करण था।

चित्र 3-2 एचपीएस/एचपीएमसी मिश्रण फिल्मों के लिए सभी तरंग दैर्ध्य (ए) और 500 एनएम (बी) पर यूवी स्पेक्ट्रा। बार माध्य ±मानक विचलन का प्रतिनिधित्व करता है। एसी: विभिन्न मिश्रण अनुपात (पी <0.05) के साथ अलग-अलग अक्षर काफी भिन्न होते हैं, जिसे पूर्ण शोध प्रबंध में लागू किया गया है

3.3.3 खाद्य मिश्रित फिल्मों का गतिशील थर्मोमैकेनिकल विश्लेषण

चित्र 3-3 विभिन्न फॉर्मूलेशन के साथ एचपीएमसी/एचपीएस की खाद्य फिल्मों के गतिशील थर्मोमैकेनिकल गुणों को दर्शाता है। चित्र 3-3(ए) से यह देखा जा सकता है कि एचपीएमसी सामग्री की वृद्धि के साथ भंडारण मापांक (ई') घट जाता है। इसके अलावा, बढ़ते तापमान के साथ सभी नमूनों का भंडारण मापांक धीरे-धीरे कम हो गया, सिवाय इसके कि शुद्ध एचपीएस (10:0) फिल्म का भंडारण मापांक तापमान 70 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ने के बाद थोड़ा बढ़ गया। उच्च तापमान पर, उच्च एचपीएमसी सामग्री वाली मिश्रित फिल्म के लिए, तापमान में वृद्धि के साथ मिश्रित फिल्म के भंडारण मापांक में स्पष्ट रूप से गिरावट की प्रवृत्ति होती है; जबकि उच्च एचपीएस सामग्री वाले नमूने के लिए, तापमान बढ़ने के साथ भंडारण मापांक केवल थोड़ा कम हो जाता है।

चित्र 3-3 एचपीएस/एचपीएमसी मिश्रण फिल्मों का भंडारण मापांक (ई') (ए) और हानि स्पर्शरेखा (टैन δ) (बी)

यह चित्र 3-3(बी) से देखा जा सकता है कि 30% (5:5, 3:7, 0:10) से अधिक एचपीएमसी सामग्री वाले नमूने सभी ग्लास संक्रमण शिखर दिखाते हैं, और एचपीएमसी सामग्री में वृद्धि के साथ, ग्लास संक्रमण संक्रमण तापमान उच्च तापमान पर स्थानांतरित हो गया, यह दर्शाता है कि एचपीएमसी पॉलिमर श्रृंखला का लचीलापन कम हो गया। दूसरी ओर, शुद्ध एचपीएस झिल्ली 67 डिग्री सेल्सियस के आसपास एक बड़े आवरण शिखर को प्रदर्शित करती है, जबकि 70% एचपीएस सामग्री वाली मिश्रित झिल्ली में कोई स्पष्ट ग्लास संक्रमण नहीं होता है। ऐसा इसलिए हो सकता है क्योंकि एचपीएमसी और एचपीएस के बीच कुछ हद तक परस्पर क्रिया होती है, जिससे एचपीएमसी और एचपीएस के आणविक खंडों की गति सीमित हो जाती है।

3.3.4 खाद्य मिश्रित फिल्मों का थर्मल स्थिरता विश्लेषण

चित्र: 3-4 टीजीए वक्र (ए) और एचपीएस/एचपीएमसी मिश्रण फिल्मों के उनके व्युत्पन्न (डीटीजी) वक्र (बी)

एचपीएमसी/एचपीएस की खाद्य मिश्रित फिल्म की थर्मल स्थिरता का परीक्षण थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषक द्वारा किया गया था। चित्र 3-4 समग्र फिल्म के थर्मोग्रैविमेट्रिक वक्र (टीजीए) और इसके वजन घटाने की दर वक्र (डीटीजी) को दर्शाता है। चित्र 3-4(ए) में टीजीए वक्र से, यह देखा जा सकता है कि विभिन्न अनुपात वाले मिश्रित झिल्ली के नमूने तापमान में वृद्धि के साथ दो स्पष्ट थर्मोग्रैविमेट्रिक परिवर्तन चरण दिखाते हैं। पॉलीसेकेराइड मैक्रोमोलेक्यूल द्वारा अधिशोषित पानी के वाष्पीकरण के परिणामस्वरूप वास्तविक थर्मल गिरावट होने से पहले 30-180 डिग्री सेल्सियस पर वजन घटाने का एक छोटा चरण होता है। इसके बाद, 300~450 डिग्री सेल्सियस पर वजन घटाने का एक बड़ा चरण होता है, यहां एचपीएमसी और एचपीएस का थर्मल गिरावट चरण होता है।

चित्र 3-4(बी) में डीटीजी वक्रों से, यह देखा जा सकता है कि शुद्ध एचपीएस और शुद्ध एचपीएमसी का तापीय क्षरण शिखर तापमान क्रमशः 338 डिग्री सेल्सियस और 400 डिग्री सेल्सियस है, और शुद्ध एचपीएमसी का तापीय क्षरण शिखर तापमान है एचपीएस की तुलना में अधिक है, जो दर्शाता है कि एचपीएमसी एचपीएस की तुलना में बेहतर थर्मल स्थिरता है। जब एचपीएमसी सामग्री 30% (7:3) थी, तो 347 डिग्री सेल्सियस पर एक एकल शिखर दिखाई दिया, जो एचपीएस की विशेषता शिखर से मेल खाता है, लेकिन तापमान एचपीएस के थर्मल गिरावट शिखर से अधिक था; जब एचपीएमसी सामग्री 70% (3:7) थी, तो एचपीएमसी का केवल विशिष्ट शिखर 400 डिग्री सेल्सियस पर दिखाई दिया; जब एचपीएमसी की सामग्री 50% थी, तो डीटीजी वक्र पर दो थर्मल गिरावट शिखर क्रमशः 345 डिग्री सेल्सियस और 396 डिग्री सेल्सियस दिखाई दिए। चोटियाँ क्रमशः एचपीएस और एचपीएमसी की विशिष्ट चोटियों के अनुरूप हैं, लेकिन एचपीएस के अनुरूप थर्मल गिरावट की चोटी छोटी है, और दोनों चोटियों में एक निश्चित बदलाव है। यह देखा जा सकता है कि अधिकांश मिश्रित झिल्ली केवल एक निश्चित घटक के अनुरूप एक विशेषता एकल शिखर दिखाती है, और वे शुद्ध घटक झिल्ली की तुलना में ऑफसेट होते हैं, जो इंगित करता है कि एचपीएमसी और एचपीएस घटकों के बीच एक निश्चित अंतर है। अनुकूलता की डिग्री. समग्र झिल्ली का तापीय क्षरण शिखर तापमान शुद्ध एचपीएस की तुलना में अधिक था, जो दर्शाता है कि एचपीएमसी कुछ हद तक एचपीएस झिल्ली की तापीय स्थिरता में सुधार कर सकता है।

3.3.5 खाद्य मिश्रित फिल्म का यांत्रिक गुण विश्लेषण

विभिन्न अनुपातों वाली एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्मों के तन्य गुणों को यांत्रिक संपत्ति विश्लेषक द्वारा 25 डिग्री सेल्सियस, सापेक्ष आर्द्रता 57% और 75% पर मापा गया। चित्र 3-5 अलग-अलग सापेक्ष आर्द्रता के तहत अलग-अलग अनुपात के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्मों के लोचदार मापांक (ए), ब्रेक पर बढ़ाव (बी) और तन्यता ताकत (सी) को दर्शाता है। यह आंकड़े से देखा जा सकता है कि जब सापेक्ष आर्द्रता 57% होती है, तो शुद्ध एचपीएस फिल्म की लोचदार मापांक और तन्य शक्ति सबसे बड़ी होती है, और शुद्ध एचपीएमसी सबसे छोटी होती है। एचपीएस सामग्री में वृद्धि के साथ, मिश्रित फिल्मों की लोचदार मापांक और तन्य शक्ति में लगातार वृद्धि हुई। शुद्ध एचपीएमसी झिल्ली के टूटने पर बढ़ाव शुद्ध एचपीएस झिल्ली की तुलना में बहुत बड़ा होता है, और दोनों मिश्रित झिल्ली की तुलना में अधिक होते हैं।

जब सापेक्ष आर्द्रता 57% सापेक्ष आर्द्रता की तुलना में अधिक (75%) थी, तो सभी नमूनों की लोचदार मापांक और तन्य शक्ति कम हो गई, जबकि ब्रेक पर बढ़ाव काफी बढ़ गया। इसका मुख्य कारण यह है कि पानी, एक सामान्यीकृत प्लास्टिसाइज़र के रूप में, एचपीएमसी और एचपीएस मैट्रिक्स को पतला कर सकता है, पॉलिमर श्रृंखलाओं के बीच बल को कम कर सकता है, और पॉलिमर खंडों की गतिशीलता में सुधार कर सकता है। उच्च सापेक्ष आर्द्रता पर, शुद्ध एचपीएमसी फिल्मों की लोचदार मापांक और तन्य शक्ति शुद्ध एचपीएस फिल्मों की तुलना में अधिक थी, लेकिन ब्रेक पर बढ़ाव कम था, एक परिणाम जो कम आर्द्रता के परिणामों से पूरी तरह से अलग था। यह ध्यान देने योग्य है कि 75% की उच्च आर्द्रता पर घटक अनुपात के साथ मिश्रित फिल्मों के यांत्रिक गुणों की भिन्नता 57% की सापेक्ष आर्द्रता पर मामले की तुलना में कम आर्द्रता पर पूरी तरह से विपरीत है। उच्च आर्द्रता के तहत, फिल्म की नमी की मात्रा बढ़ जाती है, और पानी न केवल पॉलिमर मैट्रिक्स पर एक निश्चित प्लास्टिक प्रभाव डालता है, बल्कि स्टार्च के पुन: क्रिस्टलीकरण को भी बढ़ावा देता है। एचपीएमसी की तुलना में, एचपीएस में पुन: क्रिस्टलीकरण करने की अधिक प्रबल प्रवृत्ति होती है, इसलिए एचपीएस पर सापेक्षिक आर्द्रता का प्रभाव एचपीएमसी की तुलना में बहुत अधिक होता है।

चित्र. 3-5 विभिन्न सापेक्ष विनम्रता (आरएच) स्थितियों के तहत संतुलित विभिन्न एचपीएस/एचपीएमसी अनुपात के साथ एचपीएस/एचपीएमसी फिल्मों के तन्य गुण। *: पूर्ण शोध प्रबंध में लागू विभिन्न आरएच के साथ अलग-अलग संख्या अक्षर काफी भिन्न होते हैं

3.3.6 खाद्य मिश्रित फिल्मों की ऑक्सीजन पारगम्यता का विश्लेषण

खाद्य मिश्रित फिल्म का उपयोग भोजन के शेल्फ जीवन को बढ़ाने के लिए खाद्य पैकेजिंग सामग्री के रूप में किया जाता है, और इसका ऑक्सीजन अवरोध प्रदर्शन महत्वपूर्ण संकेतकों में से एक है। इसलिए, एचपीएमसी/एचपीएस के विभिन्न अनुपातों वाली खाद्य फिल्मों की ऑक्सीजन संचरण दर 23 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर मापी गई, और परिणाम चित्र 3-6 में दिखाए गए हैं। यह चित्र से देखा जा सकता है कि शुद्ध एचपीएस झिल्ली की ऑक्सीजन पारगम्यता शुद्ध एचपीएमसी झिल्ली की तुलना में काफी कम है, यह दर्शाता है कि एचपीएस झिल्ली में एचपीएमसी झिल्ली की तुलना में बेहतर ऑक्सीजन अवरोधक गुण हैं। कम चिपचिपाहट और अनाकार क्षेत्रों के अस्तित्व के कारण, एचपीएमसी फिल्म में अपेक्षाकृत ढीली कम घनत्व वाली नेटवर्क संरचना बनाना आसान है; एचपीएस की तुलना में, इसमें पुन: क्रिस्टलीकरण करने की प्रवृत्ति अधिक होती है, और फिल्म में घनी संरचना बनाना आसान होता है। कई अध्ययनों से पता चला है कि स्टार्च फिल्मों में अन्य पॉलिमर [139, 301, 335, 336] की तुलना में अच्छे ऑक्सीजन अवरोधक गुण होते हैं।

चित्र 3-6 एचपीएस/एचपीएमसी मिश्रण फिल्मों की ऑक्सीजन पारगम्यता

एचपीएस को जोड़ने से एचपीएमसी झिल्लियों की ऑक्सीजन पारगम्यता काफी कम हो सकती है, और एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ मिश्रित झिल्लियों की ऑक्सीजन पारगम्यता तेजी से कम हो जाती है। ऑक्सीजन-अभेद्य एचपीएस के जुड़ने से मिश्रित झिल्ली में ऑक्सीजन चैनल की वक्रता बढ़ सकती है, जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन प्रवेश दर में कमी आती है और अंततः ऑक्सीजन पारगम्यता कम हो जाती है। अन्य देशी स्टार्च [139,301] के लिए भी इसी तरह के परिणाम बताए गए हैं।

3.4 इस अध्याय का सारांश

इस अध्याय में, मुख्य कच्चे माल के रूप में एचपीएमसी और एचपीएस का उपयोग करते हुए, और प्लास्टिसाइज़र के रूप में पॉलीथीन ग्लाइकोल को जोड़कर, विभिन्न अनुपातों के साथ एचपीएमसी/एचपीएस की खाद्य मिश्रित फिल्में कास्टिंग विधि द्वारा तैयार की गईं। समग्र झिल्ली की सूक्ष्म आकृति विज्ञान पर घटकों के अंतर्निहित गुणों और यौगिक अनुपात के प्रभाव का अध्ययन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी को स्कैन करके किया गया था; मिश्रित झिल्ली के यांत्रिक गुणों का अध्ययन यांत्रिक-गुण परीक्षक द्वारा किया गया। घटकों के अंतर्निहित गुणों और मिश्रित फिल्म के ऑक्सीजन अवरोधक गुणों और प्रकाश संप्रेषण पर यौगिक अनुपात के प्रभाव का अध्ययन ऑक्सीजन संप्रेषण परीक्षक और यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमीटर द्वारा किया गया था। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण और गतिशील थर्मल विश्लेषण का उपयोग किया गया। ठंडे-गर्म जेल यौगिक प्रणाली की अनुकूलता और चरण पृथक्करण का अध्ययन करने के लिए यांत्रिक विश्लेषण और अन्य विश्लेषणात्मक तरीकों का उपयोग किया गया था। मुख्य निष्कर्ष इस प्रकार हैं:

1. शुद्ध एचपीएमसी की तुलना में, शुद्ध एचपीएस एक सजातीय और चिकनी सूक्ष्म सतह आकृति विज्ञान बनाने में आसान है। यह मुख्य रूप से शीतलन प्रक्रिया के दौरान स्टार्च जलीय घोल में स्टार्च मैक्रोमोलेक्यूल्स (एमाइलोज अणु और एमाइलोपेक्टिन अणु) की बेहतर आणविक पुनर्व्यवस्था के कारण होता है।
2. उच्च एचपीएमसी सामग्री वाले यौगिकों में सजातीय झिल्ली संरचनाएं बनाने की अधिक संभावना होती है। यह मुख्य रूप से एचपीएमसी और एचपीएस के जेल गुणों पर आधारित है। फिल्म बनाने वाले तापमान पर, एचपीएमसी और एचपीएस क्रमशः कम-चिपचिपापन समाधान अवस्था और उच्च-चिपचिपापन जेल अवस्था दिखाते हैं। उच्च-चिपचिपापन फैला हुआ चरण कम-चिपचिपापन निरंतर चरण में बिखरा हुआ है। , एक सजातीय प्रणाली बनाना आसान है।
3. एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्मों के यांत्रिक गुणों पर सापेक्ष आर्द्रता का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, और एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ इसके प्रभाव की डिग्री बढ़ जाती है। कम सापेक्ष आर्द्रता पर, एचपीएस सामग्री में वृद्धि के साथ समग्र फिल्मों की लोचदार मापांक और तन्य शक्ति दोनों में वृद्धि हुई, और मिश्रित फिल्मों के टूटने पर बढ़ाव शुद्ध घटक फिल्मों की तुलना में काफी कम था। सापेक्ष आर्द्रता में वृद्धि के साथ, समग्र फिल्म की लोचदार मापांक और तन्यता ताकत कम हो गई, और ब्रेक पर बढ़ाव में काफी वृद्धि हुई, और मिश्रित फिल्म के यांत्रिक गुणों और यौगिक अनुपात के बीच संबंध ने अलग-अलग परिस्थितियों में एक पूरी तरह से विपरीत परिवर्तन पैटर्न दिखाया। सापेक्षिक आर्द्रता। विभिन्न यौगिक अनुपातों के साथ मिश्रित झिल्ली के यांत्रिक गुण विभिन्न सापेक्ष आर्द्रता स्थितियों के तहत एक प्रतिच्छेदन दिखाते हैं, जो विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताओं के अनुसार उत्पाद प्रदर्शन को अनुकूलित करने की संभावना प्रदान करता है।
4. एचपीएस के जुड़ने से मिश्रित झिल्ली के ऑक्सीजन अवरोधक गुणों में काफी सुधार हुआ। एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ मिश्रित झिल्ली की ऑक्सीजन पारगम्यता तेजी से कम हो गई।
5. एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म जेल यौगिक प्रणाली में, दोनों घटकों के बीच एक निश्चित अनुकूलता होती है। सभी मिश्रित फिल्मों की एसईएम छवियों में कोई स्पष्ट दो-चरण इंटरफ़ेस नहीं पाया गया, अधिकांश मिश्रित फिल्मों में डीएमए परिणामों में केवल एक ग्लास संक्रमण बिंदु था, और अधिकांश मिश्रित फिल्मों के डीटीजी वक्रों में केवल एक थर्मल गिरावट शिखर दिखाई दिया। फिल्में. इससे पता चलता है कि एचपीएमसी और एचपीएस के बीच एक निश्चित वर्णनात्मकता है।

उपरोक्त प्रयोगात्मक परिणाम बताते हैं कि एचपीएस और एचपीएमसी का संयोजन न केवल एचपीएमसी खाद्य फिल्म की उत्पादन लागत को कम कर सकता है, बल्कि इसके प्रदर्शन में भी सुधार कर सकता है। खाद्य मिश्रित फिल्म के यांत्रिक गुण, ऑक्सीजन अवरोधक गुण और ऑप्टिकल गुण दो घटकों के यौगिक अनुपात और बाहरी वातावरण की सापेक्ष आर्द्रता को समायोजित करके प्राप्त किए जा सकते हैं।

अध्याय 4 एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली की सूक्ष्म आकृति विज्ञान और यांत्रिक गुणों के बीच संबंध

धातु मिश्र धातु मिश्रण के दौरान उच्च मिश्रण एन्ट्रॉपी की तुलना में, पॉलिमर कंपाउंडिंग के दौरान मिश्रण एन्ट्रॉपी आमतौर पर बहुत छोटी होती है, और कंपाउंडिंग के दौरान कंपाउंडिंग की गर्मी आमतौर पर सकारात्मक होती है, जिसके परिणामस्वरूप पॉलिमर कंपाउंडिंग प्रक्रियाएं होती हैं। गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन सकारात्मक है (���>), इसलिए, पॉलिमर फॉर्मूलेशन चरण-पृथक दो-चरण प्रणाली बनाते हैं, और पूरी तरह से संगत पॉलिमर फॉर्मूलेशन बहुत दुर्लभ हैं [242]।

मिश्रणीय यौगिक प्रणालियाँ आमतौर पर थर्मोडायनामिक्स में आणविक-स्तर की मिश्रणीयता प्राप्त कर सकती हैं और सजातीय यौगिक बना सकती हैं, इसलिए अधिकांश बहुलक यौगिक प्रणालियाँ अमिश्रणीय होती हैं। हालाँकि, कई पॉलिमर यौगिक प्रणालियाँ कुछ शर्तों के तहत एक संगत स्थिति तक पहुँच सकती हैं और कुछ अनुकूलता के साथ मिश्रित प्रणालियाँ बन सकती हैं [257]।

पॉलिमर मिश्रित प्रणालियों के यांत्रिक गुणों जैसे मैक्रोस्कोपिक गुण काफी हद तक उनके घटकों की बातचीत और चरण आकृति विज्ञान पर निर्भर करते हैं, विशेष रूप से घटकों के बीच संगतता और निरंतर और बिखरे हुए चरणों की संरचना पर निर्भर करते हैं [301]। इसलिए, समग्र प्रणाली की सूक्ष्म आकृति विज्ञान और स्थूल गुणों का अध्ययन करना और उनके बीच संबंध स्थापित करना बहुत महत्वपूर्ण है, जो कि समग्र प्रणाली की चरण संरचना और अनुकूलता को नियंत्रित करके मिश्रित सामग्रियों के गुणों को नियंत्रित करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

जटिल प्रणाली की आकृति विज्ञान और चरण आरेख का अध्ययन करने की प्रक्रिया में, विभिन्न घटकों को अलग करने के लिए उचित साधन चुनना बहुत महत्वपूर्ण है। हालाँकि, एचपीएमसी और एचपीएस के बीच अंतर करना काफी कठिन है, क्योंकि दोनों में अच्छी पारदर्शिता और समान अपवर्तक सूचकांक है, इसलिए ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी द्वारा दोनों घटकों को अलग करना मुश्किल है; इसके अलावा, क्योंकि दोनों कार्बनिक कार्बन-आधारित सामग्री हैं, इसलिए दोनों में समान ऊर्जा अवशोषण होता है, इसलिए इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी को स्कैन करने के लिए घटकों की जोड़ी को सटीक रूप से अलग करना भी मुश्किल होता है। फूरियर ट्रांसफॉर्म इंफ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी 1180-953 सेमी-1 पर पॉलीसेकेराइड बैंड के क्षेत्र अनुपात और 1750-1483 सेमी-1 पर एमाइड बैंड के क्षेत्र अनुपात द्वारा प्रोटीन-स्टार्च जटिल प्रणाली के आकारिकी और चरण आरेख में परिवर्तन को प्रतिबिंबित कर सकता है [52, 337], लेकिन यह तकनीक बहुत जटिल है और आमतौर पर एचपीएमसी/एचपीएस हाइब्रिड सिस्टम के लिए पर्याप्त कंट्रास्ट उत्पन्न करने के लिए सिंक्रोट्रॉन विकिरण फूरियर ट्रांसफॉर्म इंफ्रारेड तकनीकों की आवश्यकता होती है। घटकों के इस पृथक्करण को प्राप्त करने के लिए तकनीकें भी हैं, जैसे ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और छोटे-कोण एक्स-रे स्कैटरिंग, लेकिन ये तकनीकें आमतौर पर जटिल होती हैं [338]। इस विषय में, सरल आयोडीन रंगाई ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप विश्लेषण विधि का उपयोग किया जाता है, और सिद्धांत है कि अमाइलोज हेलिकल संरचना का अंतिम समूह आयोडीन के साथ प्रतिक्रिया करके समावेशन परिसरों का निर्माण कर सकता है, जिसका उपयोग आयोडीन रंगाई द्वारा एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली को रंगने के लिए किया जाता है, इसलिए उस एचपीएस घटकों को प्रकाश माइक्रोस्कोप के तहत उनके अलग-अलग रंगों द्वारा एचपीएमसी घटकों से अलग किया गया था। इसलिए, आयोडीन रंगाई ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप विश्लेषण विधि स्टार्च-आधारित जटिल प्रणालियों के आकारिकी और चरण आरेख के लिए एक सरल और प्रभावी अनुसंधान विधि है।

इस अध्याय में, आयोडीन रंगाई ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप विश्लेषण के माध्यम से एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली की सूक्ष्म आकृति विज्ञान, चरण वितरण, चरण संक्रमण और अन्य सूक्ष्म संरचनाओं का अध्ययन किया गया था; और यांत्रिक गुण और अन्य स्थूल गुण; और विभिन्न समाधान सांद्रता और यौगिक अनुपात के सूक्ष्म आकारिकी और स्थूल गुणों के सहसंबंध विश्लेषण के माध्यम से, एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के सूक्ष्म संरचना और स्थूल गुणों के बीच संबंध स्थापित किया गया था, ताकि एचपीएमसी/एचपीएस को नियंत्रित किया जा सके। मिश्रित सामग्रियों के गुणों के लिए आधार प्रदान करें।

4.1 सामग्री और उपकरण

4.1.1 मुख्य प्रायोगिक सामग्री

4.2 प्रायोगिक विधि

4.2.1 एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान तैयार करना

3%, 5%, 7% और 9% सांद्रता पर एचपीएमसी समाधान और एचपीएस समाधान तैयार करें, तैयारी विधि के लिए 2.2.1 देखें। एचपीएमसी समाधान और एचपीएस समाधान को 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0 के अनुसार मिलाएं। 100 विभिन्न अनुपातों को 30 मिनट के लिए 21 डिग्री सेल्सियस पर 250 आरएमपी/मिनट की गति से मिश्रित किया गया, और विभिन्न सांद्रता और विभिन्न अनुपातों के साथ मिश्रित समाधान प्राप्त किए गए।

4.2.2 एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली की तैयारी

3.2.1 देखें.

4.2.3 एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित कैप्सूल तैयार करना

2.2.1 में विधि द्वारा तैयार किए गए घोल को देखें, डुबाने के लिए स्टेनलेस-स्टील मोल्ड का उपयोग करें, और इसे 37 डिग्री सेल्सियस पर सुखाएं। सूखे कैप्सूलों को बाहर निकालें, अतिरिक्त काट लें और उन्हें एक साथ जोड़कर एक जोड़ा बना लें।

4.2.4 एचपीएमसी/एचपीएस कम्पोजिट फिल्म ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप

4.2.4.1 ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी विश्लेषण के सिद्धांत

ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप एक उत्तल लेंस द्वारा आवर्धक इमेजिंग के ऑप्टिकल सिद्धांत का उपयोग करता है, और आंखों के पास के छोटे पदार्थों के उद्घाटन कोण का विस्तार करने के लिए दो अभिसरण लेंस का उपयोग करता है, और उन छोटे पदार्थों के आकार को बड़ा करता है जिन्हें मानव आंख द्वारा नहीं देखा जा सकता है। जब तक कि पदार्थों का आकार मानव आँख द्वारा नहीं पहचाना जा सके।

4.2.4.2 परीक्षण विधि

विभिन्न सांद्रता और यौगिक अनुपात के एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधानों को 21 डिग्री सेल्सियस पर निकाला गया, एक ग्लास स्लाइड पर डाला गया, एक पतली परत में डाला गया और उसी तापमान पर सुखाया गया। फिल्मों को 1% आयोडीन घोल से रंगा गया (1 ग्राम आयोडीन और 10 ग्राम पोटेशियम आयोडाइड को 100 एमएल वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में रखा गया और इथेनॉल में घोल दिया गया), अवलोकन के लिए प्रकाश माइक्रोस्कोप के क्षेत्र में रखा गया और तस्वीरें खींची गईं।

4.2.5 एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्म का प्रकाश संप्रेषण

4.2.5.1 यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री का विश्लेषण सिद्धांत

3.2.3.1 के समान।

4.2.5.1 परीक्षण विधि

3.2.3.2 देखें.

4.2.6 एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्मों के तन्य गुण

4.2.6.1 तन्यता गुण विश्लेषण का सिद्धांत

3.2.3.1 के समान।

4.2.6.1 परीक्षण विधि

48 घंटे तक 73% आर्द्रता पर संतुलन बनाने के बाद नमूनों का परीक्षण किया गया। परीक्षण विधि के लिए 3.2.3.2 देखें।

4.3 परिणाम और चर्चा

4.3.1 उत्पाद पारदर्शिता अवलोकन

चित्र 4-1 एचपीएमसी और एचपीएस को 70:30 के अनुपात में मिश्रित करके तैयार की गई खाद्य फिल्मों और कैप्सूल को दिखाता है। जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, उत्पादों में अच्छी पारदर्शिता है, जो इंगित करता है कि एचपीएमसी और एचपीएस में समान अपवर्तक सूचकांक हैं, और दोनों को मिश्रित करने के बाद एक सजातीय यौगिक प्राप्त किया जा सकता है।

4.3.2 धुंधला होने से पहले और बाद में एचपीएमसी/एचपीएस कॉम्प्लेक्स की ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप छवियां

चित्र 4-2 एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के तहत देखे गए विभिन्न यौगिक अनुपातों के साथ एचपीएमसी/एचपीएस कॉम्प्लेक्स की रंगाई से पहले और बाद की विशिष्ट आकृति विज्ञान को दर्शाता है। जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, बिना दाग वाले चित्र में एचपीएमसी चरण और एचपीएस चरण को अलग करना मुश्किल है; रंगे हुए शुद्ध एचपीएमसी और शुद्ध एचपीएस अपने स्वयं के अनूठे रंग दिखाते हैं, जिसका कारण यह है कि आयोडीन धुंधला होने के माध्यम से एचपीएस और आयोडीन की प्रतिक्रिया से इसका रंग गहरा हो जाता है। इसलिए, एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली में दो चरण सरल और स्पष्ट रूप से प्रतिष्ठित हैं, जो आगे साबित करता है कि एचपीएमसी और एचपीएस मिश्रणीय नहीं हैं और एक सजातीय यौगिक नहीं बना सकते हैं। जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, जैसे-जैसे एचपीएस सामग्री बढ़ती है, चित्र में अंधेरे क्षेत्र (एचपीएस चरण) का क्षेत्र अपेक्षा के अनुरूप बढ़ता रहता है, इस प्रकार यह पुष्टि होती है कि इस प्रक्रिया के दौरान दो-चरण पुनर्व्यवस्था होती है। जब एचपीएमसी की सामग्री 40% से अधिक होती है, तो एचपीएमसी निरंतर चरण की स्थिति प्रस्तुत करता है, और एचपीएस को एचपीएमसी के निरंतर चरण में बिखरे हुए चरण के रूप में फैलाया जाता है। इसके विपरीत, जब एचपीएमसी की सामग्री 40% से कम होती है, तो एचपीएस निरंतर चरण की स्थिति प्रस्तुत करता है, और एचपीएस के निरंतर चरण में एचपीएमसी एक बिखरे हुए चरण के रूप में बिखरा हुआ होता है। इसलिए, 5% एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान में, बढ़ती एचपीएस सामग्री के साथ, विपरीत हुआ जब यौगिक अनुपात एचपीएमसी/एचपीएस 40:60 था। सतत चरण प्रारंभिक एचपीएमसी चरण से बाद के एचपीएस चरण में बदलता रहता है। चरण आकार को देखकर, यह देखा जा सकता है कि एचपीएस मैट्रिक्स में एचपीएमसी चरण फैलाव के बाद गोलाकार है, जबकि एचपीएमसी मैट्रिक्स में एचपीएस चरण का फैला हुआ आकार अधिक अनियमित है।

इसके अलावा, रंगाई के बाद (मेसोफ़ेज़ स्थिति पर विचार किए बिना) एचपीएमसी/एचपीएस कॉम्प्लेक्स में हल्के रंग वाले क्षेत्र (एचपीएमसी) और गहरे रंग वाले क्षेत्र (एचपीएस) के क्षेत्र के अनुपात की गणना करके, यह पाया गया कि का क्षेत्र चित्र में एचपीएमसी (हल्का रंग)/एचपीएस (गहरा रंग) अनुपात हमेशा वास्तविक एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक अनुपात से अधिक होता है। उदाहरण के लिए, 50:50 के यौगिक अनुपात के साथ एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक के धुंधला आरेख में, इंटरफेज़ क्षेत्र में एचपीएस के क्षेत्र की गणना नहीं की जाती है, और प्रकाश/अंधेरे क्षेत्र का अनुपात 71/29 है। यह परिणाम एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली में बड़ी संख्या में मेसोफ़ेज़ के अस्तित्व की पुष्टि करता है।

यह सर्वविदित है कि पूरी तरह से संगत पॉलिमर कंपाउंडिंग सिस्टम काफी दुर्लभ हैं क्योंकि पॉलिमर कंपाउंडिंग प्रक्रिया के दौरान, कंपाउंडिंग की गर्मी आमतौर पर सकारात्मक होती है और कंपाउंडिंग की एन्ट्रापी आमतौर पर थोड़ा बदलती है, जिसके परिणामस्वरूप कंपाउंडिंग के दौरान मुक्त ऊर्जा सकारात्मक मूल्य में बदल जाती है। हालाँकि, एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली में, एचपीएमसी और एचपीएस अभी भी अनुकूलता की एक बड़ी डिग्री दिखाने का वादा कर रहे हैं, क्योंकि एचपीएमसी और एचपीएस दोनों हाइड्रोफिलिक पॉलीसेकेराइड हैं, एक ही संरचनात्मक इकाई है - ग्लूकोज, और एक ही कार्यात्मक समूह को पास करते हुए संशोधित किया गया है हाइड्रोक्सीप्रोपाइल। एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली में कई मेसोफ़ेज़ की घटना यह भी इंगित करती है कि यौगिक में एचपीएमसी और एचपीएस में एक निश्चित डिग्री की अनुकूलता है, और इसी तरह की घटना प्लास्टिसाइज़र के साथ स्टार्च-पॉलीविनाइल अल्कोहल मिश्रण प्रणाली में होती है। [339] भी दिखाई दिया।

4.3.3 यौगिक प्रणाली के सूक्ष्म आकारिकी और स्थूल गुणों के बीच संबंध

एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली की आकृति विज्ञान, चरण पृथक्करण घटना, पारदर्शिता और यांत्रिक गुणों के बीच संबंध का विस्तार से अध्ययन किया गया। चित्र 4-3 एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली की पारदर्शिता और तन्य मापांक जैसे स्थूल गुणों पर एचपीएस सामग्री के प्रभाव को दर्शाता है। चित्र से यह देखा जा सकता है कि शुद्ध एचपीएमसी की पारदर्शिता शुद्ध एचपीएस की तुलना में अधिक है, मुख्यतः क्योंकि स्टार्च के पुनर्क्रिस्टलीकरण से एचपीएस की पारदर्शिता कम हो जाती है, और स्टार्च का हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल संशोधन भी पारदर्शिता में कमी का एक महत्वपूर्ण कारण है एचपीएस [340, 341]। चित्र से यह पाया जा सकता है कि एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के संप्रेषण का एचपीएस सामग्री के अंतर के साथ न्यूनतम मूल्य होगा। 70% से कम एचपीएस सामग्री की सीमा में यौगिक प्रणाली का संप्रेषण बढ़ जाता हैiएचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ टी घट जाती है; जब एचपीएस सामग्री 70% से अधिक हो जाती है, तो यह एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ बढ़ जाती है। इस घटना का मतलब है कि एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली अमिश्रणीय है, क्योंकि प्रणाली की चरण पृथक्करण घटना प्रकाश संप्रेषण में कमी की ओर ले जाती है। इसके विपरीत, यौगिक प्रणाली के यंग मापांक में भी विभिन्न अनुपातों के साथ एक न्यूनतम बिंदु दिखाई दिया, और यंग का मापांक एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ घटता रहा, और एचपीएस सामग्री 60% होने पर निम्नतम बिंदु पर पहुंच गया। मापांक बढ़ता रहा, और मापांक थोड़ा बढ़ गया। एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के यंग मापांक ने न्यूनतम मान दिखाया, जिससे यह भी संकेत मिला कि यौगिक प्रणाली एक अमिश्रणीय प्रणाली थी। एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के प्रकाश संप्रेषण का निम्नतम बिंदु एचपीएमसी के निरंतर चरण से बिखरे हुए चरण के चरण संक्रमण बिंदु और चित्र 4-2 में यंग के मापांक मान के निम्नतम बिंदु के अनुरूप है।

4.3.4 यौगिक प्रणाली की सूक्ष्म आकृति विज्ञान पर समाधान एकाग्रता का प्रभाव

चित्र 4-4 एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली की आकृति विज्ञान और चरण संक्रमण पर समाधान एकाग्रता के प्रभाव को दर्शाता है। जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, 3% एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली की कम सांद्रता, एचपीएमसी/एचपीएस के यौगिक अनुपात में 40:60 है, सह-निरंतर संरचना की उपस्थिति देखी जा सकती है; जबकि 7% घोल की उच्च सांद्रता में, यह सह-निरंतर संरचना 50:50 के यौगिक अनुपात के साथ चित्र में देखी जाती है। इस परिणाम से पता चलता है कि एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के चरण संक्रमण बिंदु में एक निश्चित एकाग्रता निर्भरता होती है, और चरण संक्रमण का एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक अनुपात यौगिक समाधान एकाग्रता में वृद्धि के साथ बढ़ता है, और एचपीएस एक सतत चरण बनाता है . . इसके अलावा, एचपीएमसी निरंतर चरण में बिखरे हुए एचपीएस डोमेन ने एकाग्रता के परिवर्तन के साथ समान आकार और आकारिकी दिखाई; जबकि एचपीएस निरंतर चरण में बिखरे हुए एचपीएमसी ने अलग-अलग सांद्रता में अलग-अलग आकार और आकारिकी दिखाई। और समाधान सांद्रता में वृद्धि के साथ, एचपीएमसी का फैलाव क्षेत्र अधिक से अधिक अनियमित हो गया। इस घटना का मुख्य कारण यह है कि एचपीएस समाधान की चिपचिपाहट कमरे के तापमान पर एचपीएमसी समाधान की तुलना में बहुत अधिक है, और एचपीएमसी चरण की एक साफ गोलाकार अवस्था बनाने की प्रवृत्ति सतह तनाव के कारण दब जाती है।

4.3.5 यौगिक प्रणाली के यांत्रिक गुणों पर समाधान एकाग्रता का प्रभाव

चित्र 4-4 की आकृति विज्ञान के अनुरूप, चित्र 4-5 विभिन्न सांद्रता समाधानों के तहत बनी मिश्रित फिल्मों के तन्य गुणों को दर्शाता है। यह चित्र से देखा जा सकता है कि एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली के टूटने पर यंग का मापांक और बढ़ाव समाधान एकाग्रता में वृद्धि के साथ घटता जाता है, जो चित्र 4 में निरंतर चरण से फैलाव चरण में एचपीएमसी के क्रमिक परिवर्तन के अनुरूप है। -4. सूक्ष्म आकारिकी सुसंगत है. चूंकि एचपीएमसी होमोपोलिमर का यंग मापांक एचपीएस से अधिक है, इसलिए यह अनुमान लगाया गया है कि एचपीएमसी निरंतर चरण होने पर एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली के यंग मापांक में सुधार होगा।

4.4 इस अध्याय का सारांश

इस अध्याय में, एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान और विभिन्न सांद्रता और यौगिक अनुपात के साथ खाद्य मिश्रित फिल्में तैयार की गईं, और स्टार्च चरणों को अलग करने के लिए आयोडीन धुंधला के ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप विश्लेषण द्वारा एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के सूक्ष्म आकारिकी और चरण संक्रमण को देखा गया। एचपीएमसी/एचपीएस की खाद्य मिश्रित फिल्म के प्रकाश संप्रेषण और यांत्रिक गुणों का अध्ययन यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमीटर और यांत्रिक संपत्ति परीक्षक द्वारा किया गया था, और यौगिक प्रणाली के ऑप्टिकल गुणों और यांत्रिक गुणों पर विभिन्न सांद्रता और यौगिक अनुपात के प्रभावों का अध्ययन किया गया था। एचपीएमसी/एचपीएस कंपाउंड सिस्टम के माइक्रोस्ट्रक्चर और मैक्रोस्कोपिक गुणों के बीच संबंध समग्र सिस्टम के माइक्रोस्ट्रक्चर, जैसे माइक्रोस्ट्रक्चर, चरण संक्रमण और चरण पृथक्करण, और ऑप्टिकल गुणों और यांत्रिक गुणों जैसे मैक्रोस्कोपिक गुणों के संयोजन से स्थापित किया गया था। मुख्य निष्कर्ष इस प्रकार हैं:

1. आयोडीन धुंधलापन द्वारा स्टार्च चरणों को अलग करने के लिए ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप विश्लेषण विधि स्टार्च-आधारित यौगिक प्रणालियों के आकारिकी और चरण संक्रमण का अध्ययन करने के लिए सबसे सरल, प्रत्यक्ष और प्रभावी तरीका है। आयोडीन धुंधलापन के साथ, स्टार्च चरण प्रकाश माइक्रोस्कोपी के तहत गहरा और गहरा दिखाई देता है, जबकि एचपीएमसी दागदार नहीं होता है और इसलिए रंग में हल्का दिखाई देता है।
2. एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली मिश्रणीय नहीं है, और यौगिक प्रणाली में एक चरण संक्रमण बिंदु है, और इस चरण संक्रमण बिंदु में एक निश्चित यौगिक अनुपात निर्भरता और समाधान एकाग्रता निर्भरता है।
3. एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली में अच्छी अनुकूलता है, और यौगिक प्रणाली में बड़ी संख्या में मेसोफेज मौजूद हैं। मध्यवर्ती चरण में सतत चरण कणों की अवस्था में परिक्षिप्त चरण में परिक्षिप्त होता है।
4. एचपीएमसी मैट्रिक्स में एचपीएस के बिखरे हुए चरण ने विभिन्न सांद्रता पर समान गोलाकार आकार दिखाया; एचपीएमसी ने एचपीएस मैट्रिक्स में अनियमित आकृति विज्ञान दिखाया, और एकाग्रता में वृद्धि के साथ आकृति विज्ञान की अनियमितता बढ़ गई।
5. एचपीएमसी/एचपीएस समग्र प्रणाली की सूक्ष्म संरचना, चरण संक्रमण, पारदर्शिता और यांत्रिक गुणों के बीच संबंध स्थापित किया गया था। ए. यौगिक प्रणाली की पारदर्शिता का निम्नतम बिंदु एचपीएमसी के निरंतर चरण से फैलाए गए चरण तक चरण संक्रमण बिंदु और तन्य मापांक की कमी के न्यूनतम बिंदु के अनुरूप है। बी। समाधान की सांद्रता में वृद्धि के साथ ब्रेक पर यंग का मापांक और बढ़ाव कम हो जाता है, जो यौगिक प्रणाली में निरंतर चरण से बिखरे हुए चरण तक एचपीएमसी के रूपात्मक परिवर्तन से संबंधित है।

संक्षेप में, एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली के स्थूल गुण इसकी सूक्ष्म रूपात्मक संरचना, चरण संक्रमण, चरण पृथक्करण और अन्य घटनाओं से निकटता से संबंधित हैं, और समग्र के चरण संरचना और अनुकूलता को नियंत्रित करके कंपोजिट के गुणों को विनियमित किया जा सकता है। प्रणाली।

अध्याय 5 एचपीएस हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री का एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों पर प्रभाव

यह सर्वविदित है कि स्टार्च की रासायनिक संरचना में छोटे-छोटे परिवर्तन से इसके रियोलॉजिकल गुणों में नाटकीय परिवर्तन हो सकते हैं। इसलिए, रासायनिक संशोधन स्टार्च-आधारित उत्पादों के रियोलॉजिकल गुणों में सुधार और नियंत्रण करने की संभावना प्रदान करता है [342]। बदले में, इसके रियोलॉजिकल गुणों पर स्टार्च रासायनिक संरचना के प्रभाव में महारत हासिल करने से स्टार्च-आधारित उत्पादों के संरचनात्मक गुणों को बेहतर ढंग से समझा जा सकता है, और बेहतर स्टार्च कार्यात्मक गुणों के साथ संशोधित स्टार्च के डिजाइन के लिए एक आधार प्रदान किया जा सकता है [235]। हाइड्रोक्सीप्रोपाइल स्टार्च एक पेशेवर संशोधित स्टार्च है जिसका व्यापक रूप से भोजन और चिकित्सा के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है। यह आमतौर पर क्षारीय परिस्थितियों में प्रोपलीन ऑक्साइड के साथ देशी स्टार्च की ईथरीकरण प्रतिक्रिया द्वारा तैयार किया जाता है। हाइड्रोक्सीप्रोपाइल एक हाइड्रोफिलिक समूह है। स्टार्च आणविक श्रृंखला में इन समूहों की शुरूआत इंट्रामोल्युलर हाइड्रोजन बांड को तोड़ या कमजोर कर सकती है जो स्टार्च ग्रेन्युल संरचना को बनाए रखते हैं। इसलिए, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्च के भौतिक रासायनिक गुण इसकी आणविक श्रृंखला [233, 235, 343, 344] पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूहों के प्रतिस्थापन की डिग्री से संबंधित हैं।

कई अध्ययनों ने हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्च के भौतिक रासायनिक गुणों पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के प्रभाव की जांच की है। हान एट अल. कोरियाई ग्लूटिनस चावल केक की संरचना और प्रतिगामी विशेषताओं पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मोमी स्टार्च और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल कॉर्नस्टार्च के प्रभावों का अध्ययन किया। अध्ययन में पाया गया कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन स्टार्च के जिलेटिनाइजेशन तापमान को कम कर सकता है और स्टार्च की जल धारण क्षमता में सुधार कर सकता है। प्रदर्शन, और कोरियाई ग्लूटिनस चावल केक में स्टार्च की उम्र बढ़ने की घटना को महत्वपूर्ण रूप से रोक दिया [345]। कौर एट अल. आलू स्टार्च की विभिन्न किस्मों के भौतिक रासायनिक गुणों पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन के प्रभाव का अध्ययन किया, और पाया कि आलू स्टार्च के हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री विभिन्न किस्मों के साथ भिन्न होती है, और बड़े कण आकार वाले स्टार्च के गुणों पर इसका प्रभाव अधिक महत्वपूर्ण होता है; हाइड्रॉक्सीप्रोपिलेशन प्रतिक्रिया के कारण स्टार्च कणिकाओं की सतह पर कई टुकड़े और खांचे बन जाते हैं; हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन सूजन गुणों, पानी में घुलनशीलता और डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड में स्टार्च की घुलनशीलता में काफी सुधार कर सकता है, और स्टार्च पेस्ट की पारदर्शिता में सुधार कर सकता है [346]। लॉल एट अल. शकरकंद स्टार्च के गुणों पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन के प्रभाव का अध्ययन किया गया। अध्ययन से पता चला कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल संशोधन के बाद, स्टार्च की मुक्त सूजन क्षमता और पानी में घुलनशीलता में सुधार हुआ; देशी स्टार्च के पुनर्क्रिस्टलीकरण और प्रतिगामीकरण को रोक दिया गया; पाचनशक्ति में सुधार होता है [347]। शमित्ज़ एट अल. हाइड्रोक्सीप्रोपाइल टैपिओका स्टार्च तैयार किया और पाया कि इसमें उच्च सूजन क्षमता और चिपचिपाहट, कम उम्र बढ़ने की दर और उच्च फ्रीज-पिघलना स्थिरता है [344]।

हालाँकि, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्च के रियोलॉजिकल गुणों पर कुछ अध्ययन हुए हैं, और स्टार्च-आधारित यौगिक प्रणालियों के रियोलॉजिकल गुणों और जेल गुणों पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल संशोधन के प्रभाव अब तक शायद ही कभी रिपोर्ट किए गए हैं। चुन एट अल. कम-सांद्रता (5%) हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल चावल स्टार्च समाधान की रियोलॉजी का अध्ययन किया। परिणामों से पता चला कि स्टार्च समाधान की स्थिर-अवस्था और गतिशील विस्कोलेस्टिकिटी पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल संशोधन का प्रभाव प्रतिस्थापन की डिग्री से संबंधित था, और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रोपाइल प्रतिस्थापन की एक छोटी मात्रा स्टार्च समाधानों के रियोलॉजिकल गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकती है; प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ स्टार्च समाधान का चिपचिपापन गुणांक कम हो जाता है, और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ इसके रियोलॉजिकल गुणों की तापमान निर्भरता बढ़ जाती है। प्रतिस्थापन की बढ़ती डिग्री के साथ राशि घटती जाती है [342]। ली एट अल. शकरकंद स्टार्च के भौतिक गुणों और रियोलॉजिकल गुणों पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन के प्रभाव का अध्ययन किया गया, और परिणामों से पता चला कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री में वृद्धि के साथ स्टार्च की सूजन क्षमता और पानी में घुलनशीलता बढ़ गई; हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ एन्थैल्पी मान घट जाता है; चिपचिपापन गुणांक, जटिल चिपचिपाहट, उपज तनाव, जटिल चिपचिपाहट और स्टार्च समाधान के गतिशील मापांक सभी हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री, द्रव सूचकांक और हानि कारक की वृद्धि के साथ कम हो जाते हैं। यह हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री के साथ बढ़ता है; स्टार्च गोंद की जेल ताकत कम हो जाती है, फ्रीज-पिघलना स्थिरता बढ़ जाती है, और तालमेल प्रभाव कम हो जाता है [235]।

इस अध्याय में, एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म जेल यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों और जेल गुणों पर एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के प्रभाव का अध्ययन किया गया था। संरचना निर्माण और रियोलॉजिकल गुणों के बीच संबंधों की गहन समझ के लिए संक्रमण की स्थिति बहुत महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, अन्य समान रिवर्स-हीट-कूलिंग जेल सिस्टम के लिए कुछ सैद्धांतिक मार्गदर्शन प्रदान करने के लिए, एचपीएमसी/एचपीएस रिवर्स-कूलिंग कंपाउंड सिस्टम के जेलेशन तंत्र पर प्रारंभिक रूप से चर्चा की गई थी।

5.1 सामग्री और उपकरण

5.1.1 मुख्य प्रायोगिक सामग्री

5.1.2 मुख्य उपकरण एवं उपस्कर

5.2 प्रायोगिक विधि

5.2.1 यौगिक विलयन तैयार करना

विभिन्न कंपाउंडिंग अनुपात (100/0, 50/50, 0/100) और विभिन्न हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री (जी80, ए939, ए1081) के साथ एचपीएस के साथ 15% एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान तैयार किए गए थे। A1081, A939, HPMC और उनके यौगिक समाधानों की तैयारी के तरीके 2.2.1 में दिखाए गए हैं। G80 और HPMC के साथ इसके यौगिक समाधानों को एक आटोक्लेव में 1500psi और 110°C की स्थितियों के तहत हिलाकर जिलेटिनाइज़ किया जाता है, क्योंकि G80 मूल स्टार्च में उच्च एमाइलोज़ (80%) होता है, और इसका जिलेटिनाइज़ेशन तापमान 100°C से अधिक होता है, जिसे नहीं किया जा सकता है। मूल जल-स्नान जिलेटिनाइजेशन विधि [348] द्वारा पहुंचा गया।

5.2.2 एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान के रियोलॉजिकल गुण

5.2.2.1 रियोलॉजिकल विश्लेषण का सिद्धांत

2.2.2.1 के समान

5.2.2.2 प्रवाह मोड परीक्षण विधि

60 मिमी के व्यास के साथ एक समानांतर प्लेट क्लैंप का उपयोग किया गया था, और प्लेट रिक्ति को 1 मिमी पर सेट किया गया था।

1. एक पूर्व-कतरनी प्रवाह परीक्षण विधि और एक तीन-चरण थिक्सोट्रॉपी है। 2.2.2.2 के समान।
2. प्री-शियर और थिक्सोट्रोपिक रिंग थिक्सोट्रॉपी के बिना प्रवाह परीक्षण विधि। परीक्षण तापमान 25°C है, a. बढ़ती गति से कतरनी, कतरनी दर सीमा 0-1000 s-1, कतरनी समय 1 मिनट; बी। लगातार कतरनी, कतरनी दर 1000 एस-1, कतरनी समय 1 मिनट; सी. कम गति वाली कतरनी, कतरनी दर सीमा 1000-0s-1 है, और कतरनी का समय 1 मिनट है।

5.2.2.3 दोलन मोड परीक्षण विधि

60 मिमी के व्यास के साथ एक समानांतर प्लेट स्थिरता का उपयोग किया गया था, और प्लेट रिक्ति को 1 मिमी पर सेट किया गया था।

1. विरूपण परिवर्तनीय स्वीप. परीक्षण तापमान 25 डिग्री सेल्सियस, आवृत्ति 1 हर्ट्ज, विरूपण 0.01-100%।
2. तापमान स्कैन. आवृत्ति 1 हर्ट्ज, विरूपण 0.1%, ए. ताप प्रक्रिया, तापमान 5-85 डिग्री सेल्सियस, ताप दर 2 डिग्री सेल्सियस/मिनट; बी. शीतलन प्रक्रिया, तापमान 85-5 डिग्री सेल्सियस, शीतलन दर 2 डिग्री सेल्सियस/मिनट। परीक्षण के दौरान नमी की हानि से बचने के लिए नमूने के चारों ओर एक सिलिकॉन तेल सील का उपयोग किया जाता है।
3. फ्रीक्वेंसी स्वीप. भिन्नता 0.1%, आवृत्ति 1-100 रेड/सेकेंड। परीक्षण क्रमशः 5 डिग्री सेल्सियस और 85 डिग्री सेल्सियस पर किए गए, और परीक्षण से पहले 5 मिनट के लिए परीक्षण तापमान पर संतुलित किया गया।

पॉलिमर समाधान के भंडारण मापांक G′ और हानि मापांक G″ और कोणीय आवृत्ति ω के बीच संबंध एक शक्ति कानून का पालन करता है:

जहां n′ और n″ क्रमशः log G′-log ω और log G″-log ω के ढलान हैं;

G0′ और G0″ क्रमशः log G′-log ω और log G″-log ω के अंतःखंड हैं।

5.2.3 ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप

5.2.3.1 साधन सिद्धांत

4.2.3.1 के समान

5.2.3.2 परीक्षण विधि

3% 5:5 एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक घोल को 25 डिग्री सेल्सियस, 45 डिग्री सेल्सियस और 85 डिग्री सेल्सियस के विभिन्न तापमानों पर निकाला गया, उसी तापमान पर रखी कांच की स्लाइड पर गिराया गया और एक पतली फिल्म में डाला गया। घोल की परत लगाएं और उसी तापमान पर सुखाएं। फिल्मों को 1% आयोडीन घोल से रंगा गया, अवलोकन के लिए प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के क्षेत्र में रखा गया और तस्वीरें खींची गईं।

5.3 परिणाम और चर्चा

5.3.1 श्यानता और प्रवाह पैटर्न विश्लेषण

5.3.1.1 प्री-शियर और थिक्सोट्रोपिक रिंग थिक्सोट्रॉपी के बिना प्रवाह परीक्षण विधि

प्री-शियरिंग के बिना प्रवाह परीक्षण विधि और थिक्सोट्रोपिक रिंग थिक्सोट्रोपिक विधि का उपयोग करके, हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन एचपीएस के विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान की चिपचिपाहट का अध्ययन किया गया था। परिणाम चित्र 5-1 में दिखाए गए हैं। चित्र से यह देखा जा सकता है कि सभी नमूनों की चिपचिपाहट कतरनी बल की कार्रवाई के तहत कतरनी दर में वृद्धि के साथ घटती प्रवृत्ति दिखाती है, जो कतरनी के पतले होने की एक निश्चित डिग्री को दर्शाती है। अधिकांश उच्च-सांद्रण पॉलिमर समाधान या पिघल कतरनी के तहत मजबूत विघटन और आणविक पुनर्व्यवस्था से गुजरते हैं, इस प्रकार स्यूडोप्लास्टिक द्रव व्यवहार प्रदर्शित करते हैं [305, 349, 350]। हालाँकि, विभिन्न हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएस के एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान की कतरनी पतली डिग्री अलग-अलग हैं।

चित्र 5-1 एचपीएस/एचपीएमसी समाधान की श्यानता बनाम कतरनी दर एचपीएस की विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ (पूर्व-कतरनी के बिना, ठोस और खोखले प्रतीक क्रमशः बढ़ती दर और घटती दर प्रक्रिया प्रस्तुत करते हैं)

यह चित्र से देखा जा सकता है कि शुद्ध एचपीएस नमूने की चिपचिपाहट और कतरनी पतलेपन की डिग्री एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक नमूने की तुलना में अधिक है, जबकि एचपीएमसी समाधान की कतरनी पतलेपन की डिग्री सबसे कम है, मुख्यतः क्योंकि एचपीएस की चिपचिपाहट कम तापमान पर एचपीएमसी की तुलना में काफी अधिक है। इसके अलावा, समान यौगिक अनुपात वाले एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान के लिए, एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ चिपचिपाहट बढ़ जाती है। ऐसा इसलिए हो सकता है क्योंकि स्टार्च अणुओं में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूहों के जुड़ने से अंतर-आणविक हाइड्रोजन बंधन टूट जाते हैं और इस प्रकार स्टार्च कणिकाओं का विघटन हो जाता है। हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन ने स्टार्च की कतरनी पतलापन घटना को काफी कम कर दिया, और देशी स्टार्च की कतरनी पतलापन घटना सबसे स्पष्ट थी। हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की निरंतर वृद्धि के साथ, एचपीएस की कतरनी पतली डिग्री धीरे-धीरे कम हो गई।

सभी नमूनों में कतरनी तनाव-कतरनी दर वक्र पर थिक्सोट्रोपिक रिंग हैं, जो दर्शाता है कि सभी नमूनों में थिक्सोट्रॉपी की एक निश्चित डिग्री है। थिक्सोट्रोपिक ताकत को थिक्सोट्रोपिक रिंग क्षेत्र के आकार द्वारा दर्शाया जाता है। नमूना जितना अधिक थिक्सोट्रोपिक होगा [351]। नमूना समाधान के प्रवाह सूचकांक n और चिपचिपाहट गुणांक K की गणना ओस्टवाल्ड-डी वेले पावर कानून (समीकरण (2-1) देखें) द्वारा की जा सकती है।

तालिका 5-1 बढ़ती दर और घटती दर प्रक्रिया के दौरान प्रवाह व्यवहार सूचकांक (एन) और द्रव स्थिरता सूचकांक (के) और 25 डिग्री सेल्सियस पर एचपीएस के विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएस/एचपीएमसी समाधान के थिक्सोट्रॉपी लूप क्षेत्र

तालिका 5-1 कतरनी बढ़ाने और घटती कतरनी की प्रक्रिया में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन एचपीएस की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान के प्रवाह सूचकांक एन, चिपचिपापन गुणांक के और थिक्सोट्रोपिक रिंग क्षेत्र को दिखाती है। तालिका से देखा जा सकता है कि सभी नमूनों का प्रवाह सूचकांक n 1 से कम है, जो दर्शाता है कि सभी नमूना समाधान स्यूडोप्लास्टिक तरल पदार्थ हैं। समान एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के लिए, प्रवाह सूचकांक एन एचपीएमसी सामग्री की वृद्धि के साथ बढ़ता है, यह दर्शाता है कि एचपीएमसी को जोड़ने से यौगिक समाधान मजबूत न्यूटोनियन द्रव विशेषताओं को प्रदर्शित करता है। हालाँकि, HPMC सामग्री में वृद्धि के साथ, चिपचिपाहट गुणांक K लगातार कम हो गया, यह दर्शाता है कि HPMC के जुड़ने से यौगिक समाधान की चिपचिपाहट कम हो गई, क्योंकि चिपचिपापन गुणांक K चिपचिपाहट के समानुपाती था। बढ़ते कतरनी चरण में विभिन्न हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ शुद्ध एचपीएस का एन मान और के मान दोनों हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ कम हो गए, यह दर्शाता है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन संशोधन स्टार्च की छद्मप्लास्टिकिटी में सुधार कर सकता है और स्टार्च समाधान की चिपचिपाहट को कम कर सकता है। इसके विपरीत, घटते कतरनी चरण में प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ n का मान बढ़ता है, यह दर्शाता है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपिलेशन उच्च गति कतरनी के बाद समाधान के न्यूटोनियन द्रव व्यवहार में सुधार करता है। एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली का एन मान और के मान एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपिलेशन और एचपीएमसी दोनों से प्रभावित थे, जो उनकी संयुक्त कार्रवाई का परिणाम थे। बढ़ते कतरनी चरण की तुलना में, घटते कतरनी चरण में सभी नमूनों का n मान बड़ा हो गया, जबकि K मान छोटा हो गया, यह दर्शाता है कि उच्च गति कतरनी के बाद यौगिक समाधान की चिपचिपाहट कम हो गई थी, और यौगिक समाधान के न्यूटोनियन द्रव व्यवहार को बढ़ाया गया था। .

एचपीएमसी सामग्री की वृद्धि के साथ थिक्सोट्रोपिक रिंग का क्षेत्र कम हो गया, यह दर्शाता है कि एचपीएमसी के जुड़ने से यौगिक समाधान की थिक्सोट्रॉपी कम हो गई और इसकी स्थिरता में सुधार हुआ। समान यौगिक अनुपात वाले एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान के लिए, एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ थिक्सोट्रोपिक रिंग का क्षेत्र घट जाता है, यह दर्शाता है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन एचपीएस की स्थिरता में सुधार करता है।

5.3.1.2 प्री-कटिंग और तीन-चरण थिक्सोट्रोपिक विधि के साथ कतरनी विधि

कतरनी दर के साथ हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन एचपीएस की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान की चिपचिपाहट में परिवर्तन का अध्ययन करने के लिए प्री-शियर के साथ कतरनी विधि का उपयोग किया गया था। परिणाम चित्र 5-2 में दिखाए गए हैं। चित्र से यह देखा जा सकता है कि एचपीएमसी समाधान लगभग कोई कतरनी पतलापन नहीं दिखाता है, जबकि अन्य नमूने कतरनी पतलापन दिखाते हैं। यह पूर्व-कतरनी के बिना कतरनी विधि से प्राप्त परिणामों के अनुरूप है। यह चित्र से भी देखा जा सकता है कि कम कतरनी दर पर, अत्यधिक हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापित नमूना एक पठारी क्षेत्र प्रदर्शित करता है।

चित्र 5-2 एचपीएस/एचपीएमसी समाधान की श्यानता बनाम कतरनी दर एचपीएस की विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ (पूर्व-कतरनी के साथ)

फिटिंग द्वारा प्राप्त शून्य-कतरनी चिपचिपाहट (h0), प्रवाह सूचकांक (n) और चिपचिपापन गुणांक (K) तालिका 5-2 में दिखाए गए हैं। तालिका से, हम देख सकते हैं कि शुद्ध एचपीएस नमूनों के लिए, दोनों तरीकों से प्राप्त एन मान प्रतिस्थापन की डिग्री के साथ बढ़ते हैं, यह दर्शाता है कि प्रतिस्थापन की डिग्री बढ़ने के साथ स्टार्च समाधान का ठोस-समान व्यवहार कम हो जाता है। एचपीएमसी सामग्री में वृद्धि के साथ, एन मूल्यों में गिरावट देखी गई, यह दर्शाता है कि एचपीएमसी ने समाधान के ठोस-समान व्यवहार को कम कर दिया है। इससे पता चलता है कि दोनों विधियों के गुणात्मक विश्लेषण परिणाम सुसंगत हैं।

विभिन्न परीक्षण विधियों के तहत एक ही नमूने के लिए प्राप्त आंकड़ों की तुलना करने पर, यह पाया गया कि पूर्व-कतरनी के बाद प्राप्त n का मान हमेशा पूर्व-कतरनी के बिना विधि द्वारा प्राप्त मूल्य से अधिक होता है, जो इंगित करता है कि पूर्व-कतरनी द्वारा प्राप्त समग्र प्रणाली -कतरनी विधि एक ठोस की तरह है, व्यवहार पूर्व-कतरनी के बिना विधि द्वारा मापे गए व्यवहार से कम है। इसका कारण यह है कि पूर्व-कतरनी के बिना परीक्षण में प्राप्त अंतिम परिणाम वास्तव में कतरनी दर और कतरनी समय की संयुक्त क्रिया का परिणाम है, जबकि पूर्व-कतरनी के साथ परीक्षण विधि एक निश्चित अवधि के लिए उच्च कतरनी द्वारा थिक्सोट्रोपिक प्रभाव को समाप्त कर देती है। समय। इसलिए, यह विधि यौगिक प्रणाली की कतरनी पतली घटना और प्रवाह विशेषताओं को अधिक सटीक रूप से निर्धारित कर सकती है।

तालिका से, हम यह भी देख सकते हैं कि समान कंपाउंडिंग अनुपात (5:5) के लिए, कंपाउंडिंग सिस्टम का n मान 1 के करीब है, और प्री-शियर्ड n हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री के साथ बढ़ता है। यह दर्शाता है कि एचपीएमसी है यौगिक प्रणाली में एक सतत चरण, और एचपीएमसी का कम हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ स्टार्च नमूनों पर एक मजबूत प्रभाव पड़ता है, जो इस परिणाम के अनुरूप है कि एन मान इसके विपरीत पूर्व-कतरनी के बिना प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ बढ़ता है। दो विधियों में प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ मिश्रित प्रणालियों के K मान समान हैं, और कोई विशेष रूप से स्पष्ट प्रवृत्ति नहीं है, जबकि शून्य-कतरनी चिपचिपाहट स्पष्ट रूप से नीचे की ओर रुझान दिखाती है, क्योंकि शून्य-कतरनी चिपचिपाहट कतरनी से स्वतंत्र है दर। आंतरिक चिपचिपाहट पदार्थ के गुणों को सटीक रूप से प्रतिबिंबित कर सकती है।

चित्र 5-3 एचपीएस के विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएस/एचपीएमसी मिश्रण समाधान की तीन अंतराल थिक्सोट्रॉपी

यौगिक प्रणाली के थिक्सोट्रोपिक गुणों पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल स्टार्च के हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन के विभिन्न डिग्री के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए तीन-चरण थिक्सोट्रोपिक विधि का उपयोग किया गया था। यह चित्र 5-3 से देखा जा सकता है कि निम्न कतरनी चरण में, एचपीएमसी सामग्री की वृद्धि के साथ समाधान चिपचिपापन कम हो जाता है, और प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ घट जाती है, जो शून्य कतरनी चिपचिपाहट के कानून के अनुरूप है।

पुनर्प्राप्ति चरण में अलग-अलग समय के बाद संरचनात्मक पुनर्प्राप्ति की डिग्री चिपचिपाहट पुनर्प्राप्ति दर डीएसआर द्वारा व्यक्त की जाती है, और गणना विधि 2.3.2 में दिखाई गई है। तालिका 5-2 से यह देखा जा सकता है कि समान पुनर्प्राप्ति समय के भीतर, शुद्ध एचपीएस का डीएसआर शुद्ध एचपीएमसी की तुलना में काफी कम है, जिसका मुख्य कारण यह है कि एचपीएमसी अणु एक कठोर श्रृंखला है, और इसका विश्राम समय कम है, और संरचना को थोड़े समय में पुनः प्राप्त किया जा सकता है। वापस पाना। जबकि एचपीएस एक लचीली श्रृंखला है, इसका विश्राम समय लंबा है, और संरचना की पुनर्प्राप्ति में लंबा समय लगता है। प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ, शुद्ध एचपीएस का डीएसआर प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ घटता है, यह दर्शाता है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन स्टार्च आणविक श्रृंखला के लचीलेपन में सुधार करता है और एचपीएस के विश्राम समय को लंबा बनाता है। यौगिक समाधान का डीएसआर शुद्ध एचपीएस और शुद्ध एचपीएमसी नमूनों की तुलना में कम है, लेकिन एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल की प्रतिस्थापन डिग्री में वृद्धि के साथ, यौगिक नमूने का डीएसआर बढ़ता है, जो इंगित करता है कि यौगिक प्रणाली की थिक्सोट्रॉपी बढ़ती है एचपीएस हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन में वृद्धि। यह कट्टरपंथी प्रतिस्थापन की बढ़ती डिग्री के साथ घटता है, जो पूर्व-कतरनी के बिना परिणामों के अनुरूप है।

तालिका 5-2 शून्य कतरनी चिपचिपाहट (एच0), प्रवाह व्यवहार सूचकांक (एन), बढ़ती दर के दौरान द्रव स्थिरता सूचकांक (के) और विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल के साथ एचपीएस/एचपीएमसी समाधान के लिए एक निश्चित पुनर्प्राप्ति समय के बाद संरचना पुनर्प्राप्ति (डीएसआर) की डिग्री 25 डिग्री सेल्सियस पर एचपीएस की प्रतिस्थापन डिग्री

संक्षेप में, पूर्व-कतरनी के बिना स्थिर-अवस्था परीक्षण और थिक्सोट्रोपिक रिंग थिक्सोट्रॉपी परीक्षण बड़े प्रदर्शन अंतर वाले नमूनों का गुणात्मक विश्लेषण कर सकते हैं, लेकिन छोटे प्रदर्शन अंतर वाले विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री वाले यौगिकों के लिए समाधान के शोध परिणाम विपरीत हैं वास्तविक परिणाम, क्योंकि मापा गया डेटा कतरनी दर और कतरनी समय के प्रभाव के व्यापक परिणाम हैं, और वास्तव में एक चर के प्रभाव को प्रतिबिंबित नहीं कर सकते हैं।

5.3.2 रैखिक विस्कोइलास्टिक क्षेत्र

यह सर्वविदित है कि हाइड्रोजेल के लिए, भंडारण मापांक G' प्रभावी आणविक श्रृंखलाओं की कठोरता, शक्ति और संख्या से निर्धारित होता है, और हानि मापांक G' छोटे अणुओं और कार्यात्मक समूहों के प्रवास, गति और घर्षण द्वारा निर्धारित होता है। . यह कंपन और घूर्णन जैसी घर्षण ऊर्जा खपत से निर्धारित होता है। भंडारण मापांक G′ और हानि मापांक G″ (अर्थात् tan δ = 1) के प्रतिच्छेदन का अस्तित्व चिह्न। विलयन से जेल में संक्रमण को जेल बिंदु कहा जाता है। भंडारण मापांक जी′ और हानि मापांक जी″ का उपयोग अक्सर जेल नेटवर्क संरचना के जेलेशन व्यवहार, गठन दर और संरचनात्मक गुणों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है [352]। वे जेल नेटवर्क संरचना के निर्माण के दौरान आंतरिक संरचना विकास और आणविक संरचना को भी प्रतिबिंबित कर सकते हैं। इंटरैक्शन [353]।

चित्र 5-4 1 हर्ट्ज की आवृत्ति और 0.01%-100% की तनाव सीमा पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन एचपीएस की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान के तनाव स्वीप वक्र दिखाता है। चित्र से देखा जा सकता है कि निचले विरूपण क्षेत्र (0.01-1%) में, एचपीएमसी को छोड़कर सभी नमूने जी′ > जी″ हैं, जो एक जेल अवस्था दिखा रहे हैं। एचपीएमसी के लिए, जी' पूरे आकार में है। परिवर्तनीय सीमा हमेशा जी से कम होती है, यह दर्शाता है कि एचपीएमसी समाधान स्थिति में है। इसके अलावा, विभिन्न नमूनों की विस्कोइलास्टिसिटी की विरूपण निर्भरता अलग-अलग होती है। G80 नमूने के लिए, विस्कोइलास्टिसिटी की आवृत्ति निर्भरता अधिक स्पष्ट है: जब विरूपण 0.3% से अधिक होता है, तो यह देखा जा सकता है कि G' धीरे-धीरे कम हो जाता है, साथ ही G में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। वृद्धि, साथ ही तन δ में उल्लेखनीय वृद्धि; और जब विरूपण की मात्रा 1.7% हो तो प्रतिच्छेद करें, जो इंगित करता है कि विरूपण की मात्रा 1.7% से अधिक होने के बाद G80 की जेल नेटवर्क संरचना गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त हो गई है, और यह समाधान की स्थिति में है।

चित्र 5-4 भंडारण मापांक (जी') और हानि मापांक (जी') बनाम एचपीएस/एचपीएमसी के लिए तनाव एचपीएस की विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ मिश्रित होता है (ठोस और खोखले प्रतीक क्रमशः जी' और जी' प्रस्तुत करते हैं)

चित्र: एचपीएस की विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रण समाधान के लिए 5-5 टैन δ बनाम तनाव

चित्र से यह देखा जा सकता है कि शुद्ध एचपीएस का रैखिक विस्कोलेस्टिक क्षेत्र हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री में कमी के साथ स्पष्ट रूप से संकुचित हो गया है। दूसरे शब्दों में, जैसे-जैसे एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री बढ़ती है, टैन δ वक्र में महत्वपूर्ण परिवर्तन उच्च विरूपण मात्रा सीमा में दिखाई देते हैं। विशेष रूप से, G80 का रैखिक विस्कोइलास्टिक क्षेत्र सभी नमूनों में सबसे संकीर्ण है। इसलिए, G80 के रैखिक विस्कोलेस्टिक क्षेत्र का उपयोग निर्धारित करने के लिए किया जाता है

परीक्षणों की निम्नलिखित श्रृंखला में विरूपण चर का मान निर्धारित करने के लिए मानदंड। समान कंपाउंडिंग अनुपात वाले एचपीएमसी/एचपीएस कंपाउंड सिस्टम के लिए, एचपीएस की हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की कमी के साथ रैखिक विस्कोइलास्टिक क्षेत्र भी संकीर्ण हो जाता है, लेकिन रैखिक विस्कोइलास्टिक क्षेत्र पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री का सिकुड़न प्रभाव इतना स्पष्ट नहीं है।

5.3.3 गर्म करने और ठंडा करने के दौरान विस्कोइलास्टिक गुण

हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएस के एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान के गतिशील विस्कोलेस्टिक गुण चित्र 5-6 में दिखाए गए हैं। जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, एचपीएमसी हीटिंग प्रक्रिया के दौरान चार चरणों को प्रदर्शित करता है: एक प्रारंभिक पठारी क्षेत्र, दो संरचना-निर्माण चरण और एक अंतिम पठारी क्षेत्र। प्रारंभिक पठारी चरण में, G′ < G″, G′ और G″ के मान छोटे होते हैं, और तापमान में वृद्धि के साथ थोड़ा कम हो जाते हैं, जो सामान्य तरल विस्कोलेस्टिक व्यवहार को दर्शाता है। एचपीएमसी के थर्मल जेलेशन में संरचना निर्माण के दो अलग-अलग चरण होते हैं जो जी′ और जी″ (यानी, समाधान-जेल संक्रमण बिंदु, लगभग 49 डिग्री सेल्सियस) के प्रतिच्छेदन से घिरे होते हैं, जो पिछली रिपोर्ट अनुरूप है। सुसंगत [160, 354]। उच्च तापमान पर, हाइड्रोफोबिक एसोसिएशन और हाइड्रोफिलिक एसोसिएशन के कारण, एचपीएमसी धीरे-धीरे एक क्रॉस-नेटवर्क संरचना बनाता है [344, 355, 356]। पूंछ के पठारी क्षेत्र में, G′ और G″ का मान उच्च है, जो इंगित करता है कि HPMC जेल नेटवर्क संरचना पूरी तरह से बन गई है।

तापमान घटने पर एचपीएमसी के ये चार चरण क्रमिक रूप से उल्टे क्रम में दिखाई देते हैं। जी′ और जी″ का प्रतिच्छेदन शीतलन चरण के दौरान लगभग 32 डिग्री सेल्सियस पर निम्न तापमान क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाता है, जो हिस्टैरिसीस [208] या कम तापमान पर श्रृंखला के संघनन प्रभाव [355] के कारण हो सकता है। एचपीएमसी के समान, हीटिंग प्रक्रिया के दौरान अन्य नमूनों में भी चार चरण होते हैं, और शीतलन प्रक्रिया के दौरान प्रतिवर्ती घटना होती है। हालाँकि, यह चित्र से देखा जा सकता है कि G80 और A939 एक सरल प्रक्रिया दिखाते हैं जिसमें G' और G' के बीच कोई प्रतिच्छेदन नहीं है, और G80 का वक्र भी दिखाई नहीं देता है। पीछे का मंच क्षेत्र.

शुद्ध एचपीएस के लिए, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की उच्च डिग्री जेल निर्माण के प्रारंभिक और अंतिम दोनों तापमानों को स्थानांतरित कर सकती है, विशेष रूप से प्रारंभिक तापमान, जो क्रमशः G80, A939 और A1081 के लिए 61 डिग्री सेल्सियस है। , 62 डिग्री सेल्सियस और 54 डिग्री सेल्सियस। इसके अलावा, समान यौगिक अनुपात वाले एचपीएमसी/एचपीएस नमूनों के लिए, जैसे-जैसे प्रतिस्थापन की डिग्री बढ़ती है, जी′ और जी″ दोनों के मान कम होते जाते हैं, जो पिछले अध्ययनों के परिणामों के अनुरूप है [357, 358]। जैसे-जैसे प्रतिस्थापन की डिग्री बढ़ती है, जेल की बनावट नरम हो जाती है। इसलिए, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन देशी स्टार्च की क्रमबद्ध संरचना को तोड़ता है और इसकी हाइड्रोफिलिसिटी में सुधार करता है [343]।

एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक नमूनों के लिए, एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ जी' और जी' दोनों में कमी आई, जो शुद्ध एचपीएस के परिणामों के अनुरूप था। इसके अलावा, एचपीएमसी के जुड़ने से, प्रतिस्थापन डिग्री का जी'' पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा, जी'' के साथ प्रभाव कम स्पष्ट हो गया।

सभी एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित नमूनों के विस्कोइलास्टिक वक्रों ने एक ही प्रवृत्ति दिखाई, जो कम तापमान पर एचपीएस और उच्च तापमान पर एचपीएमसी के अनुरूप थी। दूसरे शब्दों में, कम तापमान पर, एचपीएस मिश्रित प्रणाली के विस्कोइलास्टिक गुणों पर हावी होता है, जबकि उच्च तापमान पर एचपीएमसी मिश्रित प्रणाली के विस्कोइलास्टिक गुणों को निर्धारित करता है। इस परिणाम के लिए मुख्य रूप से एचपीएमसी जिम्मेदार है। विशेष रूप से, एचपीएस एक ठंडा जेल है, जो गर्म होने पर जेल अवस्था से घोल अवस्था में बदल जाता है; इसके विपरीत, एचपीएमसी एक गर्म जेल है, जो धीरे-धीरे बढ़ते तापमान नेटवर्क संरचना के साथ एक जेल बनाता है। एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के लिए, कम तापमान पर, यौगिक प्रणाली के जेल गुण मुख्य रूप से एचपीएस कोल्ड जेल द्वारा योगदान करते हैं, और उच्च तापमान पर, गर्म तापमान पर, एचपीएमसी का जमाव यौगिक प्रणाली में हावी होता है।

चित्र 5-6 एचपीएस के विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएस/एचपीएमसी मिश्रण समाधान के लिए भंडारण मापांक (जी'), हानि मापांक (जी') और टैन δ बनाम तापमान

एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली का मापांक, जैसा कि अपेक्षित था, शुद्ध एचपीएमसी और शुद्ध एचपीएस के मापांक के बीच है। इसके अलावा, जटिल प्रणाली संपूर्ण तापमान स्कैनिंग रेंज में G′ > G″ प्रदर्शित करती है, जो इंगित करती है कि एचपीएमसी और एचपीएस दोनों क्रमशः पानी के अणुओं के साथ अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड बना सकते हैं, और एक दूसरे के साथ अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड भी बना सकते हैं। इसके अलावा, हानि कारक वक्र पर, सभी जटिल प्रणालियों में लगभग 45 डिग्री सेल्सियस पर टैन δ शिखर होता है, जो दर्शाता है कि जटिल प्रणाली में निरंतर चरण संक्रमण हुआ है। इस चरण परिवर्तन पर अगले 5.3.6 में चर्चा की जाएगी। चर्चा जारी रखें.

5.3.4 यौगिक श्यानता पर तापमान का प्रभाव

सामग्रियों के रियोलॉजिकल गुणों पर तापमान के प्रभाव को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि प्रसंस्करण और भंडारण के दौरान तापमान की विस्तृत श्रृंखला हो सकती है [359, 360]। 5 डिग्री सेल्सियस - 85 डिग्री सेल्सियस की सीमा में, हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन एचपीएस की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधानों की जटिल चिपचिपाहट पर तापमान का प्रभाव चित्र 5-7 में दिखाया गया है। चित्र 5-7(ए) से, यह देखा जा सकता है कि तापमान बढ़ने के साथ शुद्ध एचपीएस की जटिल चिपचिपाहट काफी कम हो जाती है; तापमान बढ़ने के साथ शुद्ध एचपीएमसी की चिपचिपाहट प्रारंभिक से 45 डिग्री सेल्सियस तक थोड़ी कम हो जाती है। सुधार।

सभी यौगिक नमूनों के चिपचिपापन वक्रों ने तापमान के साथ समान रुझान दिखाया, पहले बढ़ते तापमान के साथ घट गया और फिर बढ़ते तापमान के साथ बढ़ गया। इसके अलावा, मिश्रित नमूनों की चिपचिपाहट कम तापमान पर एचपीएस के करीब और उच्च तापमान पर एचपीएमसी के करीब होती है। यह परिणाम एचपीएमसी और एचपीएस दोनों के अजीबोगरीब जेलेशन व्यवहार से भी संबंधित है। मिश्रित नमूने के चिपचिपापन वक्र ने 45 डिग्री सेल्सियस पर तेजी से संक्रमण दिखाया, संभवतः एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली में एक चरण संक्रमण के कारण। हालाँकि, यह ध्यान देने योग्य है कि उच्च तापमान पर G80/HPMC 5:5 यौगिक नमूने की चिपचिपाहट शुद्ध HPMC की तुलना में अधिक है, जो मुख्य रूप से उच्च तापमान पर G80 की उच्च आंतरिक चिपचिपाहट के कारण है [361]। समान कंपाउंडिंग अनुपात के तहत, एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ कंपाउंडिंग सिस्टम की यौगिक चिपचिपाहट कम हो जाती है। इसलिए, स्टार्च अणुओं में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूहों की शुरूआत से स्टार्च अणुओं में इंट्रामोल्युलर हाइड्रोजन बांड टूट सकते हैं।

चित्र 5-7 एचपीएस/एचपीएमसी के लिए जटिल चिपचिपाहट बनाम तापमान एचपीएस की विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ मिश्रित होता है

एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली की जटिल चिपचिपाहट पर तापमान का प्रभाव एक निश्चित तापमान सीमा के भीतर अरहेनियस संबंध के अनुरूप होता है, और जटिल चिपचिपाहट का तापमान के साथ एक घातीय संबंध होता है। अरहेनियस समीकरण इस प्रकार है:

उनमें से, η* जटिल चिपचिपाहट है, Pa s;

A एक स्थिरांक है, Pa s;

T पूर्ण तापमान है, K;

R गैस स्थिरांक है, 8.3144 J·mol–1·K–1;

E सक्रियण ऊर्जा है, J·mol-1।

सूत्र (5-3) के अनुसार फिट, यौगिक प्रणाली के चिपचिपापन-तापमान वक्र को 45 डिग्री सेल्सियस पर टैन δ शिखर के अनुसार दो भागों में विभाजित किया जा सकता है; 5 डिग्री सेल्सियस - 45 डिग्री सेल्सियस और 45 डिग्री सेल्सियस - 85 डिग्री पर यौगिक प्रणाली सी की सीमा में फिटिंग द्वारा प्राप्त सक्रियण ऊर्जा ई और स्थिरांक ए के मूल्यों को तालिका 5-3 में दिखाया गया है। सक्रियण ऊर्जा E का परिकलित मान −174 kJ·mol−1 और 124 kJ·mol−1 के बीच है, और स्थिरांक A का मान 6.24×10−11 Pa·s और 1.99×1028 Pa·s के बीच है। फिटिंग रेंज के भीतर, G80/HPMC नमूने को छोड़कर, फिट किए गए सहसंबंध गुणांक अधिक थे (R2 = 0.9071 –0.9892)। G80/HPMC नमूने में 45 °C - 85 °C के तापमान रेंज में कम सहसंबंध गुणांक (R2 = 0.4435) है, जो G80 की स्वाभाविक रूप से उच्च कठोरता और अन्य HPS क्रिस्टलीकरण दर की तुलना में इसके तेज़ वजन के कारण हो सकता है [ 362]. G80 की यह संपत्ति एचपीएमसी के साथ मिश्रित होने पर गैर-सजातीय यौगिक बनाने की अधिक संभावना बनाती है।

5 डिग्री सेल्सियस - 45 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में, एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित नमूने का ई मान शुद्ध एचपीएस की तुलना में थोड़ा कम है, जो एचपीएस और एचपीएमसी के बीच बातचीत के कारण हो सकता है। चिपचिपाहट की तापमान निर्भरता कम करें। शुद्ध एचपीएमसी का ई मान अन्य नमूनों की तुलना में अधिक है। सभी स्टार्च युक्त नमूनों के लिए सक्रियण ऊर्जा कम सकारात्मक मान थी, जो दर्शाता है कि कम तापमान पर, तापमान के साथ चिपचिपाहट में कमी कम स्पष्ट थी और फॉर्मूलेशन ने स्टार्च जैसी बनावट प्रदर्शित की थी।

तालिका 5-3 अरहेनियस समीकरण पैरामीटर (ई: सक्रियण ऊर्जा; ए: स्थिरांक; आर 2: निर्धारण गुणांक) एचपीएस/एचपीएमसी के लिए समीकरण (1) से एचपीएस के हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन की विभिन्न डिग्री के साथ मिश्रित होता है।

हालाँकि, 45 डिग्री सेल्सियस - 85 डिग्री सेल्सियस की उच्च तापमान सीमा में, शुद्ध एचपीएस और एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित नमूनों के बीच ई मान गुणात्मक रूप से बदल गया, और शुद्ध एचपीएस का ई मान 45.6 केजे·मोल−1 था - की सीमा में 124 kJ·mol−1, कॉम्प्लेक्स के E मान -3.77 kJ·mol−1– -72.2 kJ·mol−1 की सीमा में हैं। यह परिवर्तन जटिल प्रणाली की सक्रियण ऊर्जा पर एचपीएमसी के मजबूत प्रभाव को दर्शाता है, क्योंकि शुद्ध एचपीएमसी का ई मान -174 केजे मोल-1 है। शुद्ध एचपीएमसी और मिश्रित प्रणाली के ई मान नकारात्मक हैं, जो इंगित करता है कि उच्च तापमान पर, बढ़ते तापमान के साथ चिपचिपाहट बढ़ जाती है, और यौगिक एचपीएमसी जैसी व्यवहार बनावट प्रदर्शित करता है।

उच्च तापमान और निम्न तापमान पर एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणालियों की जटिल चिपचिपाहट पर एचपीएमसी और एचपीएस का प्रभाव चर्चा किए गए विस्कोलेस्टिक गुणों के अनुरूप है।

5.3.5 गतिशील यांत्रिक गुण

आंकड़े 5-8 हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएस के एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान के 5 डिग्री सेल्सियस पर आवृत्ति स्वीप वक्र दिखाते हैं। चित्र से देखा जा सकता है कि शुद्ध एचपीएस विशिष्ट ठोस जैसा व्यवहार (जी′ > जी″) प्रदर्शित करता है, जबकि एचपीएमसी तरल जैसा व्यवहार (जी′ <जी″) प्रदर्शित करता है। सभी एचपीएमसी/एचपीएस फॉर्मूलेशन ने ठोस जैसा व्यवहार प्रदर्शित किया। अधिकांश नमूनों के लिए, G′ और G″ दोनों बढ़ती आवृत्ति के साथ बढ़ते हैं, जो दर्शाता है कि सामग्री का ठोस जैसा व्यवहार मजबूत है।

शुद्ध एचपीएमसी एक स्पष्ट आवृत्ति निर्भरता प्रदर्शित करते हैं जिसे शुद्ध एचपीएस नमूनों में देखना मुश्किल है। जैसा कि अपेक्षित था, एचपीएमसी/एचपीएस जटिल प्रणाली ने कुछ हद तक आवृत्ति निर्भरता प्रदर्शित की। सभी एचपीएस युक्त नमूनों के लिए, n′ हमेशा n″ से कम होता है, और G″ G′ की तुलना में अधिक मजबूत आवृत्ति निर्भरता प्रदर्शित करता है, जो दर्शाता है कि ये नमूने चिपचिपेपन की तुलना में अधिक लोचदार हैं [352, 359, 363]। इसलिए, मिश्रित नमूनों का प्रदर्शन मुख्य रूप से एचपीएस द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसका मुख्य कारण यह है कि एचपीएमसी कम तापमान पर कम चिपचिपाहट समाधान स्थिति प्रस्तुत करता है।

एचपीएस/एचपीएमसी के लिए तालिका 5-4 एन′, एन″, जी0′ और जी0″ 5 डिग्री सेल्सियस पर एचपीएस की विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ, जैसा कि समीकरणों से निर्धारित किया गया है। (5-1) और (5-2)

चित्र 5-8 भंडारण मापांक (जी') और हानि मापांक (जी') बनाम एचपीएस/एचपीएमसी के लिए आवृत्ति 5 डिग्री सेल्सियस पर एचपीएस की विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ मिश्रित होती है।

शुद्ध एचपीएमसी एक स्पष्ट आवृत्ति निर्भरता प्रदर्शित करते हैं जिसे शुद्ध एचपीएस नमूनों में देखना मुश्किल है। जैसा कि एचपीएमसी/एचपीएस कॉम्प्लेक्स के लिए अपेक्षित था, लिगैंड सिस्टम ने एक निश्चित डिग्री की आवृत्ति निर्भरता प्रदर्शित की। सभी एचपीएस युक्त नमूनों के लिए, n′ हमेशा n″ से कम होता है, और G″ G′ की तुलना में अधिक मजबूत आवृत्ति निर्भरता प्रदर्शित करता है, जो दर्शाता है कि ये नमूने चिपचिपेपन की तुलना में अधिक लोचदार हैं [352, 359, 363]। इसलिए, मिश्रित नमूनों का प्रदर्शन मुख्य रूप से एचपीएस द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसका मुख्य कारण यह है कि एचपीएमसी कम तापमान पर कम चिपचिपाहट समाधान स्थिति प्रस्तुत करता है।

चित्र 5-9 85 डिग्री सेल्सियस पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएस के एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधानों की आवृत्ति स्वीप वक्र दिखाते हैं। जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, A1081 को छोड़कर अन्य सभी HPS नमूनों ने विशिष्ट ठोस जैसा व्यवहार प्रदर्शित किया। A1081 के लिए, G' और G'' के मान बहुत करीब हैं, और G', G' से थोड़ा छोटा है, जो इंगित करता है कि A1081 एक तरल पदार्थ के रूप में व्यवहार करता है।

ऐसा इसलिए हो सकता है क्योंकि A1081 एक ठंडा जेल है और उच्च तापमान पर जेल-से-समाधान संक्रमण से गुजरता है। दूसरी ओर, समान यौगिक अनुपात वाले नमूनों के लिए, n′, n″, G0′ और G0″ (तालिका 5-5) के सभी मान हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ कम हो गए, यह दर्शाता है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन ने ठोस में कमी की- उच्च तापमान (85°C) पर स्टार्च का व्यवहार समान होता है। विशेष रूप से, G80 के n′ और n″ 0 के करीब हैं, जो मजबूत ठोस जैसा व्यवहार दिखा रहे हैं; इसके विपरीत, A1081 के n′ और n″ मान 1 के करीब हैं, जो मजबूत द्रव व्यवहार को दर्शाता है। ये n' और n" मान G' और G" के डेटा के अनुरूप हैं। इसके अलावा, जैसा कि चित्र 5-9 से देखा जा सकता है, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री उच्च तापमान पर एचपीएस की आवृत्ति निर्भरता में काफी सुधार कर सकती है।

चित्र 5-9 भंडारण मापांक (जी') और हानि मापांक (जी') बनाम एचपीएस/एचपीएमसी के लिए आवृत्ति 85 डिग्री सेल्सियस पर एचपीएस की विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ मिश्रित होती है।

आंकड़े 5-9 से पता चलता है कि एचपीएमसी 85 डिग्री सेल्सियस पर विशिष्ट ठोस जैसा व्यवहार (जी′ > जी″) प्रदर्शित करता है, जो मुख्य रूप से इसके थर्मोजेल गुणों के कारण होता है। इसके अलावा, एचपीएमसी का जी′ और जी″ आवृत्ति के साथ बदलता रहता है। वृद्धि में ज्यादा बदलाव नहीं हुआ, यह दर्शाता है कि इसमें स्पष्ट आवृत्ति निर्भरता नहीं है।

एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के लिए, n′ और n″ दोनों का मान 0 के करीब है, और G0′ G0 (तालिका″ 5-5) से काफी अधिक है, जो इसके ठोस-समान व्यवहार की पुष्टि करता है। दूसरी ओर, उच्च हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन एचपीएस को ठोस-समान से तरल-समान व्यवहार में स्थानांतरित कर सकता है, एक ऐसी घटना जो मिश्रित समाधानों में नहीं होती है। इसके अलावा, एचपीएमसी के साथ जोड़े गए यौगिक सिस्टम के लिए, आवृत्ति में वृद्धि के साथ, जी' और जी'' दोनों अपेक्षाकृत स्थिर रहे, और एन' और एन' के मान एचपीएमसी के करीब थे। इन सभी परिणामों से पता चलता है कि HPMC 85°C के उच्च तापमान पर मिश्रित प्रणाली की विस्कोइलास्टिसिटी पर हावी है।

एचपीएस/एचपीएमसी के लिए तालिका 5-5 एन′, एन″, जी0′ और जी0″, 85 डिग्री सेल्सियस पर एचपीएस के विभिन्न हाइड्रोप्रोपाइल प्रतिस्थापन के साथ, जैसा कि समीकरणों से निर्धारित किया गया है। (5-1) और (5-2)

5.3.6 एचपीएमसी/एचपीएस समग्र प्रणाली की आकृति विज्ञान

एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के चरण संक्रमण का अध्ययन आयोडीन स्टेनिंग ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप द्वारा किया गया। 5:5 के यौगिक अनुपात के साथ एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली का परीक्षण 25 डिग्री सेल्सियस, 45 डिग्री सेल्सियस और 85 डिग्री सेल्सियस पर किया गया। नीचे दी गई रंगीन प्रकाश माइक्रोस्कोप छवियां चित्र 5-10 में दिखाई गई हैं। चित्र से देखा जा सकता है कि आयोडीन से रंगने के बाद, एचपीएस चरण को गहरे रंग में रंगा जाता है, और एचपीएमसी चरण हल्का रंग दिखाता है क्योंकि इसे आयोडीन से रंगा नहीं जा सकता है। इसलिए, एचपीएमसी/एचपीएस के दो चरणों को स्पष्ट रूप से अलग किया जा सकता है। उच्च तापमान पर, अंधेरे क्षेत्रों (एचपीएस चरण) का क्षेत्र बढ़ जाता है और उज्ज्वल क्षेत्रों (एचपीएमसी चरण) का क्षेत्र घट जाता है। विशेष रूप से, 25 डिग्री सेल्सियस पर, एचपीएमसी (चमकीला रंग) एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली में निरंतर चरण है, और छोटा गोलाकार एचपीएस चरण (गहरा रंग) एचपीएमसी निरंतर चरण में फैला हुआ है। इसके विपरीत, 85 डिग्री सेल्सियस पर, एचपीएमसी एचपीएस निरंतर चरण में फैला हुआ एक बहुत छोटा और अनियमित आकार का फैला हुआ चरण बन गया।

चित्र: 25 डिग्री सेल्सियस, 45 डिग्री सेल्सियस और 85 डिग्री सेल्सियस पर रंगे 1:1 एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रणों की 5-8 आकृतियाँ

तापमान में वृद्धि के साथ, एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली में एचपीएमसी से एचपीएस तक निरंतर चरण की चरण आकृति विज्ञान का एक संक्रमण बिंदु होना चाहिए। सिद्धांत रूप में, यह तब होना चाहिए जब एचपीएमसी और एचपीएस की चिपचिपाहट समान या बहुत समान हो। जैसा कि चित्र 5-10 में 45 डिग्री सेल्सियस माइक्रोग्राफ से देखा जा सकता है, विशिष्ट "समुद्र-द्वीप" चरण आरेख प्रकट नहीं होता है, लेकिन एक सह-निरंतर चरण देखा जाता है। यह अवलोकन इस तथ्य की भी पुष्टि करता है कि 5.3.3 में चर्चा किए गए अपव्यय कारक-तापमान वक्र में तन δ शिखर पर निरंतर चरण का एक चरण संक्रमण हो सकता है।

यह चित्र से भी देखा जा सकता है कि कम तापमान (25 डिग्री सेल्सियस) पर, अंधेरे एचपीएस बिखरे हुए चरण के कुछ हिस्से एक निश्चित डिग्री के चमकीले रंग दिखाते हैं, जो शायद इसलिए है क्योंकि एचपीएमसी चरण का हिस्सा एचपीएस चरण में मौजूद है। एक बिखरे हुए चरण का रूप. मध्य. संयोग से, उच्च तापमान (85 डिग्री सेल्सियस) पर, कुछ छोटे काले कण चमकीले रंग के एचपीएमसी बिखरे हुए चरण में वितरित होते हैं, और ये छोटे काले कण निरंतर चरण एचपीएस होते हैं। इन अवलोकनों से पता चलता है कि एचपीएमसी-एचपीएस यौगिक प्रणाली में मेसोफ़ेज़ की एक निश्चित डिग्री मौजूद है, इस प्रकार यह भी संकेत मिलता है कि एचपीएमसी की एचपीएस के साथ एक निश्चित अनुकूलता है।

5.3.7 एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के चरण संक्रमण का योजनाबद्ध आरेख

पॉलिमर समाधान और मिश्रित जेल बिंदुओं के शास्त्रीय रियोलॉजिकल व्यवहार के आधार पर [216, 232] और पेपर में चर्चा किए गए परिसरों के साथ तुलना, तापमान के साथ एचपीएमसी/एचपीएस परिसरों के संरचनात्मक परिवर्तन के लिए एक सिद्धांत मॉडल प्रस्तावित है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। .5-11.

चित्र 5-11 एचपीएमसी (ए) के सोल-जेल संक्रमण की योजनाबद्ध संरचनाएं; एचपीएस (बी); और एचपीएमसी/एचपीएस (सी)

एचपीएमसी के जेल व्यवहार और इसके संबंधित समाधान-जेल संक्रमण तंत्र का बहुत अध्ययन किया गया है [159, 160, 207, 208]। व्यापक रूप से स्वीकृत बातों में से एक यह है कि एचपीएमसी श्रृंखलाएं एकत्रित बंडलों के रूप में समाधान में मौजूद हैं। ये समूह कुछ अप्रतिस्थापित या विरल रूप से घुलनशील सेलूलोज़ संरचनाओं को लपेटकर आपस में जुड़े हुए हैं, और मिथाइल समूहों और हाइड्रॉक्सिल समूहों के हाइड्रोफोबिक एकत्रीकरण द्वारा सघन रूप से प्रतिस्थापित क्षेत्रों से जुड़े हुए हैं। कम तापमान पर, पानी के अणु मिथाइल हाइड्रोफोबिक समूहों के बाहर पिंजरे जैसी संरचनाएं बनाते हैं और हाइड्रोफिलिक समूहों जैसे हाइड्रॉक्सिल समूहों के बाहर पानी के खोल संरचनाएं बनाते हैं, जो एचपीएमसी को कम तापमान पर इंटरचेन हाइड्रोजन बांड बनाने से रोकते हैं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, एचपीएमसी ऊर्जा को अवशोषित करता है और ये जल पिंजरे और जल शैल संरचनाएं टूट जाती हैं, जो समाधान-जेल संक्रमण की गतिशीलता है। जल पिंजरे और जल आवरण के टूटने से मिथाइल और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह जलीय वातावरण में उजागर हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप मुक्त मात्रा में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। उच्च तापमान पर, हाइड्रोफोबिक समूहों के हाइड्रोफोबिक एसोसिएशन और हाइड्रोफिलिक समूहों के हाइड्रोफोबिक एसोसिएशन के कारण, जेल की त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना अंततः बनती है, जैसा कि चित्र 5-11 (ए) में दिखाया गया है।

स्टार्च जिलेटिनीकरण के बाद, अमाइलोज स्टार्च कणिकाओं से घुलकर एक खोखली एकल पेचदार संरचना बनाता है, जो लगातार घाव करती रहती है और अंत में यादृच्छिक कुंडलियों की स्थिति प्रस्तुत करती है। यह एकल-हेलिक्स संरचना अंदर पर एक हाइड्रोफोबिक गुहा और बाहर की तरफ एक हाइड्रोफिलिक सतह बनाती है। स्टार्च की यह घनी संरचना इसे बेहतर स्थिरता प्रदान करती है [230-232]। इसलिए, एचपीएस उच्च तापमान पर जलीय घोल में कुछ फैले हुए पेचदार खंडों के साथ परिवर्तनीय यादृच्छिक कॉइल्स के रूप में मौजूद है। जैसे-जैसे तापमान घटता है, एचपीएस और पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बंधन टूट जाते हैं और बंधा हुआ पानी नष्ट हो जाता है। अंत में, आणविक श्रृंखलाओं के बीच हाइड्रोजन बांड के गठन के कारण एक त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना बनती है, और एक जेल बनता है, जैसा चित्र 5-11 (बी) में दिखाया गया है।

आमतौर पर, जब बहुत भिन्न श्यानता वाले दो घटक मिश्रित होते हैं, तो उच्च श्यानता वाला घटक एक परिक्षिप्त चरण बनाता है और कम श्यानता वाले घटक के निरंतर चरण में विसरित हो जाता है। कम तापमान पर, एचपीएमसी की चिपचिपाहट एचपीएस की तुलना में काफी कम होती है। इसलिए, एचपीएमसी उच्च-चिपचिपापन एचपीएस जेल चरण के आसपास एक सतत चरण बनाता है। दो चरणों के किनारों पर, एचपीएमसी श्रृंखलाओं पर हाइड्रॉक्सिल समूह बाध्य पानी का हिस्सा खो देते हैं और एचपीएस आणविक श्रृंखलाओं के साथ अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड बनाते हैं। हीटिंग प्रक्रिया के दौरान, पर्याप्त ऊर्जा को अवशोषित करने के कारण एचपीएस आणविक श्रृंखलाएं हिल गईं और पानी के अणुओं के साथ हाइड्रोजन बांड बन गए, जिसके परिणामस्वरूप जेल संरचना टूट गई। उसी समय, एचपीएमसी श्रृंखला पर जल-पिंजरे की संरचना और जल-शैल संरचना नष्ट हो गई और हाइड्रोफिलिक समूहों और हाइड्रोफोबिक समूहों को उजागर करने के लिए धीरे-धीरे टूट गई। उच्च तापमान पर, एचपीएमसी अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड और हाइड्रोफोबिक एसोसिएशन के कारण एक जेल नेटवर्क संरचना बनाता है, और इस प्रकार यादृच्छिक कॉइल्स के एचपीएस निरंतर चरण में फैला हुआ एक उच्च-चिपचिपापन फैला हुआ चरण बन जाता है, जैसा कि चित्र 5-11 (सी) में दिखाया गया है। इसलिए, एचपीएस और एचपीएमसी क्रमशः कम और उच्च तापमान पर मिश्रित जैल के रियोलॉजिकल गुणों, जेल गुणों और चरण आकृति विज्ञान पर हावी रहे।

स्टार्च अणुओं में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूहों की शुरूआत इसकी आंतरिक आदेशित इंट्रामोल्युलर हाइड्रोजन बांड संरचना को तोड़ देती है, जिससे जिलेटिनयुक्त एमाइलोज अणु सूजन और फैली हुई अवस्था में होते हैं, जो अणुओं की प्रभावी जलयोजन मात्रा को बढ़ाता है और स्टार्च अणुओं की बेतरतीब ढंग से उलझने की प्रवृत्ति को रोकता है। जलीय घोल में [362]। इसलिए, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल के भारी और हाइड्रोफिलिक गुण एमाइलोज़ आणविक श्रृंखलाओं के पुनर्संयोजन और क्रॉस-लिंकिंग क्षेत्रों के गठन को कठिन बनाते हैं [233]। इसलिए, तापमान में कमी के साथ, देशी स्टार्च की तुलना में, एचपीएस एक ढीली और नरम जेल नेटवर्क संरचना बनाता है।

हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ, एचपीएस समाधान में अधिक फैले हुए पेचदार टुकड़े होते हैं, जो दो चरणों की सीमा पर एचपीएमसी आणविक श्रृंखला के साथ अधिक अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड बना सकते हैं, इस प्रकार एक अधिक समान संरचना बनाते हैं। इसके अलावा, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन स्टार्च की चिपचिपाहट को कम करता है, जिससे फॉर्मूलेशन में एचपीएमसी और एचपीएस के बीच चिपचिपाहट का अंतर कम हो जाता है। इसलिए, एचपीएमसी/एचपीएस जटिल प्रणाली में चरण संक्रमण बिंदु एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ कम तापमान पर स्थानांतरित हो जाता है। इसकी पुष्टि 5.3.4 में पुनर्गठित नमूनों के तापमान के साथ चिपचिपाहट में अचानक परिवर्तन से की जा सकती है।

5.4 अध्याय सारांश

इस अध्याय में, विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान तैयार किए गए थे, और एचपीएसएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म जेल यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों और जेल गुणों पर एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के प्रभाव की जांच रियोमीटर द्वारा की गई थी। एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म जेल मिश्रित प्रणाली के चरण वितरण का अध्ययन आयोडीन स्टेनिंग ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप विश्लेषण द्वारा किया गया था। मुख्य निष्कर्ष इस प्रकार हैं:

1. कमरे के तापमान पर, एचपीएस हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक समाधान की चिपचिपाहट और कतरनी पतलापन कम हो गया। इसका मुख्य कारण यह है कि स्टार्च अणु में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह का परिचय इसकी इंट्रामोल्युलर हाइड्रोजन बांड संरचना को नष्ट कर देता है और स्टार्च की हाइड्रोफिलिसिटी में सुधार करता है।
2. कमरे के तापमान पर, शून्य-कतरनी चिपचिपाहट h0, प्रवाह सूचकांक n, और HPMC/HPS यौगिक समाधानों का चिपचिपापन गुणांक K, HPMC और हाइड्रॉक्सीप्रोपिलेशन दोनों से प्रभावित होते हैं। एचपीएमसी सामग्री में वृद्धि के साथ, शून्य कतरनी चिपचिपाहट h0 कम हो जाती है, प्रवाह सूचकांक n बढ़ जाता है, और चिपचिपापन गुणांक K घट जाता है; शून्य कतरनी चिपचिपाहट h0, प्रवाह सूचकांक n और शुद्ध HPS की चिपचिपाहट गुणांक K सभी हाइड्रॉक्सिल के साथ बढ़ते हैं, प्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री में वृद्धि के साथ, यह छोटा हो जाता है; लेकिन मिश्रित प्रणाली के लिए, शून्य कतरनी चिपचिपाहट h0 प्रतिस्थापन की डिग्री में वृद्धि के साथ घट जाती है, जबकि प्रवाह सूचकांक n और चिपचिपापन स्थिरांक K प्रतिस्थापन की डिग्री में वृद्धि के साथ बढ़ता है।
3. प्री-शियरिंग और तीन-चरण थिक्सोट्रॉपी के साथ कतरनी विधि यौगिक समाधान की चिपचिपाहट, प्रवाह गुणों और थिक्सोट्रॉपी को अधिक सटीक रूप से प्रतिबिंबित कर सकती है।
4. एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली का रैखिक विस्कोइलास्टिक क्षेत्र एचपीएस की हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री में कमी के साथ संकीर्ण हो जाता है।
5. इस ठंडे-गर्म जेल यौगिक प्रणाली में, एचपीएमसी और एचपीएस क्रमशः कम और उच्च तापमान पर निरंतर चरण बना सकते हैं। यह चरण संरचना परिवर्तन जटिल जेल की जटिल चिपचिपाहट, विस्कोलेस्टिक गुणों, आवृत्ति निर्भरता और जेल गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है।
6. बिखरे हुए चरणों के रूप में, एचपीएमसी और एचपीएस क्रमशः उच्च और निम्न तापमान पर एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणालियों के रियोलॉजिकल गुणों और जेल गुणों को निर्धारित कर सकते हैं। एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित नमूनों के विस्कोइलास्टिक वक्र कम तापमान पर एचपीएस और उच्च तापमान पर एचपीएमसी के अनुरूप थे।
7. स्टार्च संरचना के रासायनिक संशोधन की विभिन्न डिग्री का भी जेल गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा। परिणाम बताते हैं कि एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ जटिल चिपचिपाहट, भंडारण मापांक और हानि मापांक सभी कम हो जाते हैं। इसलिए, देशी स्टार्च का हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन इसकी क्रमबद्ध संरचना को बाधित कर सकता है और स्टार्च की हाइड्रोफिलिसिटी को बढ़ा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एक नरम जेल बनावट बन सकती है।
8. हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन कम तापमान पर स्टार्च समाधान के ठोस जैसे व्यवहार और उच्च तापमान पर तरल जैसे व्यवहार को कम कर सकता है। कम तापमान पर, एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ n′ और n″ का मान बड़ा हो गया; उच्च तापमान पर, एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ n′ और n″ मान छोटे हो गए।
9. एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली की सूक्ष्म संरचना, रियोलॉजिकल गुणों और जेल गुणों के बीच संबंध स्थापित किया गया था। मिश्रित प्रणाली के चिपचिपाहट वक्र में अचानक परिवर्तन और हानि कारक वक्र में टैन δ शिखर दोनों 45 डिग्री सेल्सियस पर दिखाई देते हैं, जो माइक्रोग्राफ (45 डिग्री सेल्सियस पर) में देखी गई सह-निरंतर चरण घटना के अनुरूप है।

संक्षेप में, एचपीएमसी/एचपीएस ठंडा-गर्म जेल मिश्रित प्रणाली विशेष तापमान-नियंत्रित चरण आकृति विज्ञान और गुणों को प्रदर्शित करती है। स्टार्च और सेलूलोज़ के विभिन्न रासायनिक संशोधनों के माध्यम से, एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म जेल यौगिक प्रणाली का उपयोग उच्च मूल्य वाली स्मार्ट सामग्रियों के विकास और अनुप्रयोग के लिए किया जा सकता है।

अध्याय 6 एचपीएस प्रतिस्थापन डिग्री का एचपीएमसी/एचपीएस समग्र झिल्लियों के गुणों और सिस्टम अनुकूलता पर प्रभाव

अध्याय 5 से यह देखा जा सकता है कि यौगिक प्रणाली में घटकों की रासायनिक संरचना में परिवर्तन यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों, जेल गुणों और अन्य प्रसंस्करण गुणों में अंतर निर्धारित करता है। समग्र प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

यह अध्याय एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली की सूक्ष्म संरचना और स्थूल गुणों पर घटकों की रासायनिक संरचना के प्रभाव पर केंद्रित है। समग्र प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों पर अध्याय 5 के प्रभाव के साथ संयुक्त, एचपीएमसी/एचपीएस समग्र प्रणाली के रियोलॉजिकल गुण स्थापित होते हैं - फिल्म गुणों के बीच संबंध।

6.1 सामग्री और उपकरण

6.1.1 मुख्य प्रायोगिक सामग्री

6.1.2 मुख्य उपकरण एवं उपस्कर

6.2 प्रायोगिक विधि

6.2.1 विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली की तैयारी

यौगिक घोल की कुल सांद्रता 8% (w/w) है, HPMC/HPS यौगिक अनुपात 10:0, 5:5, 0:10 है, प्लास्टिसाइज़र 2.4% (w/w) पॉलीथीन ग्लाइकोल है, खाने योग्य एचपीएमसी/एचपीएस की मिश्रित फिल्म कास्टिंग विधि द्वारा तैयार की गई थी। विशिष्ट तैयारी विधि के लिए, 3.2.1 देखें।

6.2.2 विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली की माइक्रोडोमेन संरचना

6.2.2.1 सिंक्रोट्रॉन विकिरण लघु-कोण एक्स-रे प्रकीर्णन के सूक्ष्म संरचना विश्लेषण का सिद्धांत

स्मॉल एंजेल एक्स-रे स्कैटरिंग (एसएएक्सएस) एक्स-रे बीम के करीब एक छोटे कोण के भीतर परीक्षण के तहत नमूने को विकिरणित करने वाले एक्स-रे बीम के कारण होने वाली बिखरने की घटना को संदर्भित करता है। स्कैटरर और आसपास के माध्यम के बीच नैनोस्केल इलेक्ट्रॉन घनत्व अंतर के आधार पर, छोटे-कोण एक्स-रे स्कैटरिंग का उपयोग आमतौर पर नैनोस्केल रेंज में ठोस, कोलाइडल और तरल बहुलक सामग्री के अध्ययन में किया जाता है। वाइड-एंगल एक्स-रे विवर्तन तकनीक की तुलना में, SAXS बड़े पैमाने पर संरचनात्मक जानकारी प्राप्त कर सकता है, जिसका उपयोग बहुलक आणविक श्रृंखलाओं, लंबी अवधि की संरचनाओं और बहुलक जटिल प्रणालियों के चरण संरचना और चरण वितरण का विश्लेषण करने के लिए किया जा सकता है। . सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे प्रकाश स्रोत एक नए प्रकार का उच्च-प्रदर्शन प्रकाश स्रोत है, जिसमें उच्च शुद्धता, उच्च ध्रुवीकरण, संकीर्ण नाड़ी, उच्च चमक और उच्च संरेखण के फायदे हैं, इसलिए यह सामग्री की नैनोस्केल संरचनात्मक जानकारी अधिक तेज़ी से प्राप्त कर सकता है। और सटीक. मापे गए पदार्थ के SAXS स्पेक्ट्रम का विश्लेषण गुणात्मक रूप से इलेक्ट्रॉन क्लाउड घनत्व की एकरूपता, एकल-चरण इलेक्ट्रॉन क्लाउड घनत्व की एकरूपता (पोरोड या डेबी के प्रमेय से सकारात्मक विचलन), और दो-चरण इंटरफ़ेस की स्पष्टता (पोरोड से नकारात्मक विचलन) प्राप्त कर सकता है। या डेबी का प्रमेय)। ), स्कैटरर स्व-समानता (चाहे इसमें फ्रैक्टल विशेषताएं हों), स्कैटरर डिस्पर्सिटी (गिनियर द्वारा निर्धारित मोनोडिस्पर्सिटी या पॉलीडिस्पर्सिटी) और अन्य जानकारी, और स्कैटरर फ्रैक्टल आयाम, जाइरेशन त्रिज्या और दोहराई जाने वाली इकाइयों की औसत परत भी मात्रात्मक रूप से प्राप्त की जा सकती है। मोटाई, औसत आकार, प्रकीर्णक आयतन अंश, विशिष्ट सतह क्षेत्र और अन्य पैरामीटर।

6.2.2.2 परीक्षण विधि

ऑस्ट्रेलियाई सिंक्रोट्रॉन विकिरण केंद्र (क्लेटन, विक्टोरिया, ऑस्ट्रेलिया) में, दुनिया के उन्नत तीसरी पीढ़ी के सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोत (फ्लक्स 1013 फोटॉन/एस, तरंग दैर्ध्य 1.47 Å) का उपयोग माइक्रो-डोमेन संरचना और समग्र की अन्य संबंधित जानकारी निर्धारित करने के लिए किया गया था। पतली परत। परीक्षण नमूने का द्वि-आयामी प्रकीर्णन पैटर्न पिलाटस 1M डिटेक्टर (169 × 172 माइक्रोन क्षेत्र, 172 × 172 माइक्रोन पिक्सेल आकार) द्वारा एकत्र किया गया था, और मापा गया नमूना 0.015 <q <0.15 Å−1 (की सीमा में था) q प्रकीर्णन वेक्टर है) आंतरिक एक-आयामी लघु-कोण एक्स-रे प्रकीर्णन वक्र स्कैटरब्रेन सॉफ़्टवेयर द्वारा द्वि-आयामी प्रकीर्णन पैटर्न से प्राप्त किया जाता है, और प्रकीर्णन वेक्टर q और प्रकीर्णन कोण 2 को सूत्र i / द्वारा परिवर्तित किया जाता है, एक्स-रे तरंग दैर्ध्य कहां है. डेटा विश्लेषण से पहले सभी डेटा को पूर्व-सामान्यीकृत किया गया था।

6.2.3 एचपीएस हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्लियों का थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण

6.2.3.1 थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण का सिद्धांत

3.2.5.1 के समान

6.2.3.2 परीक्षण विधि

3.2.5.2 देखें

6.2.4 एचपीएस हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्मों के तन्य गुण

6.2.4.1 तन्यता गुण विश्लेषण का सिद्धांत

3.2.6.1 के समान

6.2.4.2 परीक्षण विधि

3.2.6.2 देखें

ISO37 मानक का उपयोग करते हुए, इसे डम्बल के आकार के स्प्लिन में काटा जाता है, जिसकी कुल लंबाई 35 मिमी, अंकन रेखाओं के बीच की दूरी 12 मिमी और चौड़ाई 2 मिमी होती है। सभी परीक्षण नमूनों को 3 दिन से अधिक समय तक 75% आर्द्रता पर संतुलित किया गया।

6.2.5 एचपीएस हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्लियों की ऑक्सीजन पारगम्यता

6.2.5.1 ऑक्सीजन पारगम्यता विश्लेषण का सिद्धांत

3.2.7.1 के समान

6.2.5.2 परीक्षण विधि

3.2.7.2 देखें

6.3 परिणाम और चर्चा

6.3.1 एचपीएस हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्मों का क्रिस्टल संरचना विश्लेषण

चित्र 6-1 एचपीएस हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्मों के छोटे कोण एक्स-रे बिखरने वाले स्पेक्ट्रा को दिखाता है। चित्र से यह देखा जा सकता है कि q > 0.3 Å (2θ > 40) की अपेक्षाकृत बड़े पैमाने की रेंज में, सभी झिल्ली नमूनों में स्पष्ट विशेषता शिखर दिखाई देते हैं। शुद्ध घटक फिल्म (चित्र 6-1ए) के एक्स-रे बिखरने वाले पैटर्न से, शुद्ध एचपीएमसी में 0.569 Å पर एक मजबूत एक्स-रे बिखरने वाली विशेषता शिखर है, जो दर्शाता है कि एचपीएमसी में चौड़े कोण में एक्स-रे बिखरने वाला शिखर है 7.70 का क्षेत्र (2θ > 50)। क्रिस्टल विशेषता शिखर, यह दर्शाता है कि एचपीएमसी की यहां एक निश्चित क्रिस्टलीय संरचना है। दोनों शुद्ध A939 और A1081 स्टार्च फिल्म नमूनों ने 0.397 Å पर एक अलग एक्स-रे बिखरने वाली चोटी प्रदर्शित की, जो दर्शाता है कि एचपीएस में 5.30 के चौड़े कोण क्षेत्र में एक क्रिस्टलीय विशेषता चोटी है, जो स्टार्च के बी-प्रकार क्रिस्टलीय चोटी से मेल खाती है। चित्र से यह स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है कि कम हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन वाले A939 का शिखर क्षेत्र उच्च प्रतिस्थापन वाले A1081 की तुलना में बड़ा है। इसका मुख्य कारण यह है कि स्टार्च आणविक श्रृंखला में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह की शुरूआत स्टार्च अणुओं की मूल क्रमबद्ध संरचना को तोड़ देती है, स्टार्च आणविक श्रृंखलाओं के बीच पुनर्व्यवस्था और क्रॉस-लिंकिंग की कठिनाई बढ़ जाती है, और स्टार्च पुनर्संरचना की डिग्री कम हो जाती है। हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह की प्रतिस्थापन डिग्री में वृद्धि के साथ, स्टार्च पुनर्क्रिस्टलीकरण पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह का निरोधात्मक प्रभाव अधिक स्पष्ट है।

मिश्रित नमूनों (चित्र 6-1बी) के छोटे-कोण एक्स-रे बिखरने वाले स्पेक्ट्रा से यह देखा जा सकता है कि एचपीएमसी-एचपीएस मिश्रित फिल्मों ने 7.70 एचपीएमसी क्रिस्टल के अनुरूप 0.569 Å और 0.397 Å पर स्पष्ट विशेषता शिखर दिखाए। क्रमशः विशेषता शिखर। एचपीएमसी/ए939 मिश्रित फिल्म के एचपीएस क्रिस्टलीकरण का चरम क्षेत्र एचपीएमसी/ए1081 मिश्रित फिल्म की तुलना में काफी बड़ा है। पुनर्व्यवस्था को दबा दिया गया है, जो शुद्ध घटक फिल्मों में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री के साथ एचपीएस क्रिस्टलीकरण शिखर क्षेत्र की भिन्नता के अनुरूप है। एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ मिश्रित झिल्ली के लिए 7.70 पर एचपीएमसी के अनुरूप क्रिस्टलीय शिखर क्षेत्र में ज्यादा बदलाव नहीं हुआ। शुद्ध घटक नमूनों (छवि 5-1 ए) के स्पेक्ट्रम की तुलना में, समग्र नमूनों के एचपीएमसी क्रिस्टलीकरण शिखर और एचपीएस क्रिस्टलीकरण शिखर के क्षेत्रों में कमी आई, जिससे संकेत मिलता है कि दोनों के संयोजन के माध्यम से, एचपीएमसी और एचपीएस दोनों प्रभावी हो सकते हैं। दूसरा समूह. फिल्म पृथक्करण सामग्री की पुन: क्रिस्टलीकरण घटना एक निश्चित निरोधात्मक भूमिका निभाती है।

चित्र: 6-1 एचपीएमसी/एचपीएस का एसएएक्सएस स्पेक्ट्रा, एचपीएस की विभिन्न हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ फिल्मों को मिश्रित करता है।

निष्कर्ष में, एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि और दो घटकों का संयोजन एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली के पुनर्क्रिस्टलीकरण घटना को कुछ हद तक रोक सकता है। एचपीएस की हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री में वृद्धि ने मुख्य रूप से समग्र झिल्ली में एचपीएस के पुनर्क्रिस्टलीकरण को रोक दिया, जबकि दो-घटक यौगिक ने समग्र झिल्ली में एचपीएस और एचपीएमसी के पुनर्संरचना में एक निश्चित निरोधात्मक भूमिका निभाई।

6.3.2 विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली का स्व-समान फ्रैक्टल संरचना विश्लेषण

स्टार्च अणुओं और सेल्युलोज अणुओं जैसे पॉलीसेकेराइड अणुओं की औसत श्रृंखला लंबाई (R) 1000-1500 एनएम की सीमा में है, और q 0.01-0.1 Å-1 की सीमा में है, qR >> 1 के अनुसार। पोरोड सूत्र, पॉलीसेकेराइड फिल्म के नमूने देखे जा सकते हैं छोटे-कोण एक्स-रे बिखरने की तीव्रता और बिखरने वाले कोण के बीच संबंध है:

इनमें से, I(q) लघु-कोण एक्स-रे प्रकीर्णन तीव्रता है;

q प्रकीर्णन कोण है;

α पोरोड ढलान है।

पोरोड ढलान α भग्न संरचना से संबंधित है। यदि α <3, यह इंगित करता है कि सामग्री संरचना अपेक्षाकृत ढीली है, बिखरने वाले की सतह चिकनी है, और यह एक द्रव्यमान भग्न है, और इसका भग्न आयाम D = α है; यदि 3 < α <4, तो यह इंगित करता है कि सामग्री की संरचना घनी है और बिखरने वाली सतह खुरदरी है, जो एक सतह भग्न है, और इसका भग्न आयाम D = 6 - α है।

चित्र 6-2 एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली के एलएनआई(क्यू)-एलएनक्यू प्लॉट दिखाता है। यह चित्र से देखा जा सकता है कि सभी नमूने एक निश्चित सीमा के भीतर एक स्व-समान फ्रैक्टल संरचना प्रस्तुत करते हैं, और पोरोड ढलान α 3 से कम है, जो दर्शाता है कि समग्र फिल्म बड़े पैमाने पर फ्रैक्टल प्रस्तुत करती है, और मिश्रित फिल्म की सतह अपेक्षाकृत है चिकना। एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली के द्रव्यमान फ्रैक्टल आयाम तालिका 6-1 में दिखाए गए हैं।

तालिका 6-1 एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली के फ्रैक्टल आयाम को दर्शाती है। तालिका से यह देखा जा सकता है कि शुद्ध एचपीएस नमूनों के लिए, कम हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल के साथ प्रतिस्थापित A939 का फ्रैक्टल आयाम उच्च हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल के साथ प्रतिस्थापित A1081 की तुलना में बहुत अधिक है, जो इंगित करता है कि झिल्ली में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री में वृद्धि के साथ स्व-समान संरचना का घनत्व काफी कम हो जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि स्टार्च आणविक श्रृंखला पर हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूहों की शुरूआत एचपीएस खंडों के आपसी बंधन में काफी बाधा डालती है, जिसके परिणामस्वरूप फिल्म में स्व-समान संरचना के घनत्व में कमी आती है। हाइड्रोफिलिक हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह पानी के अणुओं के साथ अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड बना सकते हैं, जिससे आणविक खंडों के बीच परस्पर क्रिया कम हो जाती है; बड़े हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह स्टार्च आणविक खंडों के बीच पुनर्संयोजन और क्रॉस-लिंकिंग को सीमित करते हैं, इसलिए हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की बढ़ती डिग्री के साथ, एचपीएस एक अधिक ढीली स्व-समान संरचना बनाता है।

एचपीएमसी/ए939 यौगिक प्रणाली के लिए, एचपीएस का फ्रैक्टल आयाम एचपीएमसी की तुलना में अधिक है, ऐसा इसलिए है क्योंकि स्टार्च पुन: क्रिस्टलीकृत होता है, और आणविक श्रृंखलाओं के बीच एक अधिक व्यवस्थित संरचना बनती है, जो झिल्ली में स्व-समान संरचना की ओर ले जाती है। . उच्च घनत्व. यौगिक नमूने का भग्न आयाम दो शुद्ध घटकों की तुलना में कम है, क्योंकि यौगिक के माध्यम से, दो घटकों के आणविक खंडों का आपसी बंधन एक-दूसरे द्वारा बाधित होता है, जिसके परिणामस्वरूप स्व-समान संरचनाओं का घनत्व कम हो जाता है। इसके विपरीत, एचपीएमसी/ए1081 यौगिक प्रणाली में, एचपीएस का फ्रैक्टल आयाम एचपीएमसी की तुलना में बहुत कम है। ऐसा इसलिए है क्योंकि स्टार्च अणुओं में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूहों की शुरूआत स्टार्च के पुन: क्रिस्टलीकरण को महत्वपूर्ण रूप से रोकती है। लकड़ी में स्व-समान संरचना अधिक ढीली होती है। साथ ही, एचपीएमसी/ए1081 कंपाउंड नमूने का फ्रैक्टल आयाम शुद्ध एचपीएस से अधिक है, जो एचपीएमसी/ए939 कंपाउंड सिस्टम से भी काफी अलग है। स्व-समान संरचना, श्रृंखला-जैसे एचपीएमसी अणु इसकी ढीली संरचना की गुहा में प्रवेश कर सकते हैं, जिससे एचपीएस की स्व-समान संरचना के घनत्व में सुधार होता है, जो यह भी इंगित करता है कि उच्च हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन के साथ एचपीएस यौगिक के बाद एक अधिक समान परिसर बना सकता है एचपीएमसी के साथ. सामग्री। रियोलॉजिकल गुणों के डेटा से, यह देखा जा सकता है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपिलेशन स्टार्च की चिपचिपाहट को कम कर सकता है, इसलिए यौगिक प्रक्रिया के दौरान, यौगिक प्रणाली में दो घटकों के बीच चिपचिपाहट का अंतर कम हो जाता है, जो एक सजातीय के गठन के लिए अधिक अनुकूल है। मिश्रण।

चित्र 6-2 एलएनआई(क्यू)-एलएनक्यू पैटर्न और एचपीएस के विभिन्न हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रण फिल्मों के लिए इसके फिट वक्र

तालिका 6-1 एचपीएस/एचपीएमसी के फ्रैक्टल संरचना पैरामीटर एचपीएस की विभिन्न हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ फिल्मों का मिश्रण करते हैं

समान यौगिक अनुपात वाली मिश्रित झिल्लियों के लिए, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह की प्रतिस्थापन डिग्री में वृद्धि के साथ फ्रैक्टल आयाम भी कम हो जाता है। एचपीएस अणु में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल का परिचय यौगिक प्रणाली में बहुलक खंडों के आपसी बंधन को कम कर सकता है, जिससे समग्र झिल्ली का घनत्व कम हो सकता है; उच्च हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन के साथ एचपीएस में एचपीएमसी के साथ बेहतर अनुकूलता है, एकसमान और सघन यौगिक बनाना आसान है। इसलिए, समग्र झिल्ली में स्व-समान संरचना का घनत्व एचपीएस की प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ कम हो जाता है, जो एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल की प्रतिस्थापन डिग्री के संयुक्त प्रभाव और समग्र में दो घटकों की संगतता का परिणाम है। प्रणाली।

6.3.3 विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्मों का थर्मल स्थिरता विश्लेषण

हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस खाद्य मिश्रित फिल्मों की थर्मल स्थिरता का परीक्षण करने के लिए थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषक का उपयोग किया गया था। चित्र 6-3 हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन एचपीएस की विभिन्न डिग्री के साथ मिश्रित फिल्मों के थर्मोग्रैविमेट्रिक वक्र (टीजीए) और इसके वजन घटाने की दर वक्र (डीटीजी) को दर्शाता है। चित्र 6-3(ए) में टीजीए वक्र से यह देखा जा सकता है कि मिश्रित झिल्ली के नमूने विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ हैं। तापमान में वृद्धि के साथ दो स्पष्ट थर्मोग्रैविमेट्रिक परिवर्तन चरण होते हैं। सबसे पहले, 30 ~ 180 डिग्री सेल्सियस पर एक छोटा वजन घटाने का चरण होता है, जो मुख्य रूप से पॉलीसेकेराइड मैक्रोमोलेक्यूल द्वारा अधिशोषित पानी के वाष्पीकरण के कारण होता है। 300~450 डिग्री सेल्सियस पर एक बड़ा वजन घटाने का चरण होता है, जो वास्तविक थर्मल गिरावट चरण है, जो मुख्य रूप से एचपीएमसी और एचपीएस के थर्मल गिरावट के कारण होता है। यह आंकड़े से भी देखा जा सकता है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ एचपीएस के वजन घटाने के वक्र समान हैं और एचपीएमसी से काफी भिन्न हैं। शुद्ध एचपीएमसी और शुद्ध एचपीएस नमूनों के लिए दो प्रकार के वजन घटाने के वक्रों के बीच।

चित्र 6-3(बी) में डीटीजी वक्रों से, यह देखा जा सकता है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ शुद्ध एचपीएस का थर्मल गिरावट तापमान बहुत करीब है, और ए939 और ए081 नमूनों का थर्मल गिरावट शिखर तापमान 310 डिग्री सेल्सियस है। और 305 डिग्री सेल्सियस, क्रमशः शुद्ध एचपीएमसी नमूने का थर्मल गिरावट शिखर तापमान एचपीएस की तुलना में काफी अधिक है, और इसका चरम तापमान 365 डिग्री सेल्सियस है; एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्म में डीटीजी वक्र पर दो थर्मल गिरावट शिखर हैं, जो क्रमशः एचपीएस और एचपीएमसी के थर्मल गिरावट के अनुरूप हैं। विशेषता शिखर, जो इंगित करते हैं कि 5:5 के समग्र अनुपात के साथ समग्र प्रणाली में चरण पृथक्करण की एक निश्चित डिग्री है, जो अध्याय 3 में 5:5 के समग्र अनुपात के साथ मिश्रित फिल्म के थर्मल गिरावट परिणामों के अनुरूप है। एचपीएमसी/ए939 मिश्रित फिल्म नमूनों का थर्मल डिग्रेडेशन शिखर तापमान क्रमशः 302 डिग्री सेल्सियस और 363 डिग्री सेल्सियस था; एचपीएमसी/ए1081 मिश्रित फिल्म नमूनों का थर्मल डिग्रेडेशन शिखर तापमान क्रमशः 306 डिग्री सेल्सियस और 363 डिग्री सेल्सियस था। मिश्रित फिल्म नमूनों के चरम तापमान को शुद्ध घटक नमूनों की तुलना में कम तापमान पर स्थानांतरित कर दिया गया, जिससे संकेत मिलता है कि मिश्रित नमूनों की थर्मल स्थिरता कम हो गई थी। समान यौगिक अनुपात वाले नमूनों के लिए, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ थर्मल गिरावट शिखर तापमान कम हो गया, यह दर्शाता है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ मिश्रित फिल्म की थर्मल स्थिरता कम हो गई। ऐसा इसलिए है क्योंकि स्टार्च अणुओं में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूहों की शुरूआत आणविक खंडों के बीच बातचीत को कम करती है और अणुओं के क्रमबद्ध पुनर्व्यवस्था को रोकती है। यह परिणामों के अनुरूप है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री में वृद्धि के साथ स्व-समान संरचनाओं का घनत्व कम हो जाता है।

चित्र: 6-3 एचपीएमसी/एचपीएस के टीजीए वक्र (ए) और उनके व्युत्पन्न (डीटीजी) वक्र (बी) एचपीएस के विभिन्न हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ फिल्मों को मिश्रित करते हैं।

6.3.4 विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली का यांत्रिक गुण विश्लेषण

चित्र. 6-5 एचपीएस की विभिन्न हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस फिल्मों के तन्य गुण

विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्मों के तन्य गुणों का परीक्षण यांत्रिक संपत्ति विश्लेषक द्वारा 25 डिग्री सेल्सियस और 75% सापेक्ष आर्द्रता पर किया गया था। आंकड़े 6-5 एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ मिश्रित फिल्मों के लोचदार मापांक (ए), ब्रेक पर बढ़ाव (बी) और तन्यता ताकत (सी) दिखाते हैं। यह आंकड़े से देखा जा सकता है कि एचपीएमसी/ए1081 यौगिक प्रणाली के लिए, एचपीएस सामग्री में वृद्धि के साथ, समग्र फिल्म की लोचदार मापांक और तन्य शक्ति धीरे-धीरे कम हो गई, और ब्रेक पर बढ़ाव में काफी वृद्धि हुई, जो 3.3 के अनुरूप थी। 5 मध्यम और उच्च आर्द्रता. विभिन्न यौगिक अनुपातों वाली मिश्रित झिल्लियों के परिणाम सुसंगत थे।

शुद्ध एचपीएस झिल्लियों के लिए, एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री घटने के साथ लोचदार मापांक और तन्यता ताकत दोनों में वृद्धि हुई, जिससे पता चलता है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन समग्र झिल्ली की कठोरता को कम करता है और इसके लचीलेपन में सुधार करता है। इसका मुख्य कारण यह है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ, एचपीएस की हाइड्रोफिलिसिटी बढ़ जाती है, और झिल्ली संरचना अधिक ढीली हो जाती है, जो इस परिणाम के अनुरूप है कि छोटे कोण एक्स में प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ फ्रैक्टल आयाम कम हो जाता है। किरण प्रकीर्णन परीक्षण. हालाँकि, एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह की प्रतिस्थापन डिग्री में कमी के साथ ब्रेक पर बढ़ाव कम हो जाता है, जिसका मुख्य कारण यह है कि स्टार्च अणु में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह की शुरूआत स्टार्च के पुनर्संरचना को रोक सकती है। परिणाम वृद्धि और कमी के अनुरूप हैं।

समान यौगिक अनुपात वाले एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली के लिए, झिल्ली सामग्री का लोचदार मापांक एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की कमी के साथ बढ़ता है, और प्रतिस्थापन डिग्री की कमी के साथ टूटने पर तन्य शक्ति और बढ़ाव दोनों कम हो जाते हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि समग्र झिल्ली के यांत्रिक गुण एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ यौगिक अनुपात के साथ पूरी तरह से भिन्न होते हैं। इसका मुख्य कारण यह है कि मिश्रित झिल्ली के यांत्रिक गुण न केवल झिल्ली संरचना पर एचपीएस प्रतिस्थापन डिग्री से प्रभावित होते हैं, बल्कि यौगिक प्रणाली में घटकों के बीच अनुकूलता से भी प्रभावित होते हैं। एचपीएस की चिपचिपाहट हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ कम हो जाती है, यह यौगिक द्वारा एक समान यौगिक बनाने के लिए अधिक अनुकूल है।

6.3.5 विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्लियों का ऑक्सीजन पारगम्यता विश्लेषण

ऑक्सीजन के कारण होने वाला ऑक्सीकरण कई तरह से भोजन को खराब करने का प्रारंभिक चरण है, इसलिए कुछ ऑक्सीजन अवरोधक गुणों वाली खाद्य मिश्रित फिल्में भोजन की गुणवत्ता में सुधार कर सकती हैं और भोजन के शेल्फ जीवन को बढ़ा सकती हैं [108, 364]। इसलिए, विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली की ऑक्सीजन संचरण दर को मापा गया, और परिणाम चित्र 5-6 में दिखाए गए हैं। चित्र से देखा जा सकता है कि सभी शुद्ध एचपीएस झिल्लियों की ऑक्सीजन पारगम्यता शुद्ध एचपीएमसी झिल्लियों की तुलना में बहुत कम है, जो दर्शाता है कि एचपीएस झिल्लियों में एचपीएमसी झिल्लियों की तुलना में बेहतर ऑक्सीजन अवरोधक गुण हैं, जो पिछले परिणामों के अनुरूप है। हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ शुद्ध एचपीएस झिल्ली के लिए, प्रतिस्थापन की डिग्री में वृद्धि के साथ ऑक्सीजन संचरण दर बढ़ जाती है, जो इंगित करता है कि झिल्ली सामग्री में ऑक्सीजन के प्रवेश का क्षेत्र बढ़ जाता है। यह छोटे कोण एक्स-रे प्रकीर्णन के सूक्ष्म संरचना विश्लेषण के अनुरूप है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री में वृद्धि के साथ झिल्ली की संरचना ढीली हो जाती है, इसलिए झिल्ली में ऑक्सीजन का प्रवेश चैनल बड़ा हो जाता है, और झिल्ली में ऑक्सीजन जैसे-जैसे क्षेत्र बढ़ता है, ऑक्सीजन संचरण दर भी धीरे-धीरे बढ़ती है।

चित्र. 6-6 एचपीएस/एचपीएमसी फिल्मों की ऑक्सीजन पारगम्यता एचपीएस की विभिन्न हाइड्रोक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ

विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ मिश्रित झिल्ली के लिए, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ ऑक्सीजन संचरण दर कम हो जाती है। इसका मुख्य कारण यह है कि 5:5 कंपाउंडिंग सिस्टम में, एचपीएस कम-चिपचिपाहट वाले एचपीएमसी निरंतर चरण में बिखरे हुए चरण के रूप में मौजूद होता है, और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ एचपीएस की चिपचिपाहट कम हो जाती है। चिपचिपाहट का अंतर जितना छोटा होगा, सजातीय यौगिक के निर्माण के लिए उतना ही अधिक अनुकूल होगा, झिल्ली सामग्री में ऑक्सीजन प्रवेश चैनल जितना अधिक टेढ़ा होगा, और ऑक्सीजन संचरण दर उतनी ही कम होगी।

6.4 अध्याय सारांश

इस अध्याय में, एचपीएस और एचपीएमसी को हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री के साथ कास्टिंग करके और प्लास्टिसाइज़र के रूप में पॉलीथीन ग्लाइकोल जोड़कर एचपीएमसी/एचपीएस खाद्य मिश्रित फिल्में तैयार की गईं। मिश्रित झिल्ली की क्रिस्टल संरचना और माइक्रोडोमेन संरचना पर विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के प्रभाव का अध्ययन सिंक्रोट्रॉन विकिरण छोटे-कोण एक्स-रे स्कैटरिंग तकनीक द्वारा किया गया था। समग्र झिल्ली की थर्मल स्थिरता, यांत्रिक गुणों और ऑक्सीजन पारगम्यता और उनके कानूनों पर विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के प्रभावों का अध्ययन थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषक, यांत्रिक संपत्ति परीक्षक और ऑक्सीजन पारगम्यता परीक्षक द्वारा किया गया था। मुख्य निष्कर्ष इस प्रकार हैं:

1. समान यौगिक अनुपात वाले एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली के लिए, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री में वृद्धि के साथ, 5.30 पर एचपीएस के अनुरूप क्रिस्टलीकरण शिखर क्षेत्र कम हो जाता है, जबकि 7.70 पर एचपीएस के अनुरूप क्रिस्टलीकरण शिखर क्षेत्र में ज्यादा बदलाव नहीं होता है, जो दर्शाता है कि स्टार्च का हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन मिश्रित फिल्म में स्टार्च के पुन: क्रिस्टलीकरण को रोक सकता है।
2. एचपीएमसी और एचपीएस के शुद्ध घटक झिल्ली की तुलना में, समग्र झिल्ली के एचपीएस (5.30) और एचपीएमसी (7.70) के क्रिस्टलीकरण शिखर क्षेत्र कम हो जाते हैं, जो इंगित करता है कि दोनों के संयोजन के माध्यम से, एचपीएमसी और एचपीएस दोनों प्रभावी हो सकते हैं। समग्र झिल्ली. किसी अन्य घटक का पुनः क्रिस्टलीकरण एक निश्चित निरोधात्मक भूमिका निभाता है।
3. सभी एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्लियों में स्व-समान द्रव्यमान भग्न संरचना दिखाई दी। समान यौगिक अनुपात वाली मिश्रित झिल्लियों के लिए, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ झिल्ली सामग्री का घनत्व काफी कम हो गया; कम एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन समग्र झिल्ली सामग्री का घनत्व दो-शुद्ध घटक सामग्री की तुलना में काफी कम है, जबकि उच्च एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ मिश्रित झिल्ली सामग्री का घनत्व शुद्ध एचपीएस झिल्ली की तुलना में अधिक है, जो है मुख्यतः क्योंकि मिश्रित झिल्ली सामग्री का घनत्व एक ही समय में प्रभावित होता है। पॉलिमर सेगमेंट बाइंडिंग में कमी और यौगिक प्रणाली के दो घटकों के बीच अनुकूलता पर एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपिलेशन का प्रभाव।
4. एचपीएस का हाइड्रॉक्सीप्रोपिलेशन एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्मों की थर्मल स्थिरता को कम कर सकता है, और मिश्रित फिल्मों का थर्मल गिरावट शिखर तापमान हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ कम तापमान क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाता है, जिसका कारण स्टार्च अणुओं में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह है। परिचय आणविक खंडों के बीच परस्पर क्रिया को कम करता है और अणुओं के व्यवस्थित पुनर्व्यवस्था को रोकता है।
5. शुद्ध एचपीएस झिल्ली का लोचदार मापांक और तन्य शक्ति एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ कम हो गई, जबकि टूटने पर बढ़ाव बढ़ गया। इसका मुख्य कारण यह है कि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन स्टार्च के पुन: क्रिस्टलीकरण को रोकता है और मिश्रित फिल्म को एक ढीली संरचना बनाता है।
6. एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्म का लोचदार मापांक कम हो गया, लेकिन टूटने पर तन्य शक्ति और बढ़ाव में वृद्धि हुई, क्योंकि समग्र फिल्म के यांत्रिक गुण एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री से प्रभावित नहीं थे। के प्रभाव के अतिरिक्त यह यौगिक तंत्र के दो घटकों की अनुकूलता से भी प्रभावित होता है।
7. शुद्ध एचपीएस की ऑक्सीजन पारगम्यता हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ बढ़ती है, क्योंकि हाइड्रॉक्सीप्रोपिलेशन एचपीएस अनाकार क्षेत्र के घनत्व को कम करता है और झिल्ली में ऑक्सीजन प्रवेश के क्षेत्र को बढ़ाता है; एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ ऑक्सीजन पारगम्यता कम हो जाती है, जिसका मुख्य कारण यह है कि हाइपरहाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेटेड एचपीएस की एचपीएमसी के साथ बेहतर अनुकूलता है, जिससे मिश्रित झिल्ली में ऑक्सीजन पारगमन चैनल की वक्रता बढ़ जाती है। ऑक्सीजन पारगम्यता में कमी.

उपरोक्त प्रायोगिक परिणाम दर्शाते हैं कि एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्लियों के यांत्रिक गुण, थर्मल स्थिरता और ऑक्सीजन पारगम्यता जैसे स्थूल गुण उनकी आंतरिक क्रिस्टलीय संरचना और अनाकार क्षेत्र संरचना से निकटता से संबंधित हैं, जो न केवल एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन से प्रभावित होते हैं, बल्कि कॉम्प्लेक्स द्वारा भी. लिगैंड सिस्टम की दो-घटक अनुकूलता का प्रभाव।

निष्कर्ष और आउटलुक

1. निष्कर्ष

इस पेपर में, थर्मल जेल एचपीएमसी और कोल्ड जेल एचपीएस को मिश्रित किया गया है, और एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म रिवर्स जेल कंपाउंड सिस्टम का निर्माण किया गया है। यौगिक प्रणाली पर समाधान एकाग्रता, यौगिक अनुपात और कतरनी प्रभाव का व्यवस्थित रूप से यांत्रिक गुणों, गतिशील थर्मोमैकेनिकल गुणों, ऑक्सीजन पारगम्यता, प्रकाश संचरण गुणों और थर्मल स्थिरता के साथ संयुक्त चिपचिपापन, प्रवाह सूचकांक और थिक्सोट्रॉपी जैसे रियोलॉजिकल गुणों के प्रभाव का अध्ययन किया जाता है। कास्टिंग विधि द्वारा तैयार की गई मिश्रित फिल्में। व्यापक गुण, और आयोडीन वाइन रंगाई, समग्र प्रणाली की अनुकूलता, चरण संक्रमण और चरण आकृति विज्ञान का अध्ययन ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी द्वारा किया गया था, और एचपीएमसी/एचपीएस के माइक्रोस्ट्रक्चर और मैक्रोस्कोपिक गुणों के बीच संबंध स्थापित किया गया था। एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली के मैक्रोस्कोपिक गुणों और माइक्रोमोर्फोलॉजिकल संरचना के बीच संबंध के अनुसार एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली की चरण संरचना और अनुकूलता को नियंत्रित करके कंपोजिट के गुणों को नियंत्रित करने के लिए। झिल्ली के रियोलॉजिकल गुणों, जेल गुणों, माइक्रोस्ट्रक्चर और मैक्रोस्कोपिक गुणों पर विभिन्न डिग्री के साथ रासायनिक रूप से संशोधित एचपीएस के प्रभावों का अध्ययन करके, एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म व्युत्क्रम जेल प्रणाली के माइक्रोस्ट्रक्चर और मैक्रोस्कोपिक गुणों के बीच संबंधों की आगे जांच की गई। यौगिक प्रणाली में ठंडे और गर्म जेल के जमाव तंत्र और उसके प्रभावित करने वाले कारकों और कानूनों को स्पष्ट करने के लिए दोनों के बीच संबंध और एक भौतिक मॉडल स्थापित किया गया था। प्रासंगिक अध्ययनों ने निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले हैं।

1. एचपीएमसी/एचपीएस कंपाउंड सिस्टम के कंपाउंडिंग अनुपात को बदलने से कम तापमान पर एचपीएमसी की चिपचिपाहट, तरलता और थिक्सोट्रॉपी जैसे रियोलॉजिकल गुणों में काफी सुधार हो सकता है। रियोलॉजिकल गुणों और यौगिक प्रणाली की सूक्ष्म संरचना के बीच संबंध का आगे अध्ययन किया गया। विशिष्ट परिणाम इस प्रकार हैं:

(1) कम तापमान पर, यौगिक प्रणाली एक सतत चरण-फैला हुआ चरण "समुद्र-द्वीप" संरचना है, और निरंतर चरण संक्रमण एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक अनुपात में कमी के साथ 4:6 पर होता है। जब कंपाउंडिंग अनुपात उच्च (अधिक एचपीएमसी सामग्री) होता है, तो कम चिपचिपाहट वाला एचपीएमसी निरंतर चरण होता है, और एचपीएस फैला हुआ चरण होता है। एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के लिए, जब कम-चिपचिपापन घटक निरंतर चरण होता है और उच्च-चिपचिपापन घटक निरंतर चरण होता है, तो यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट में निरंतर चरण चिपचिपाहट का योगदान काफी भिन्न होता है। जब कम-चिपचिपापन एचपीएमसी निरंतर चरण होता है, तो यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट मुख्य रूप से निरंतर-चरण चिपचिपाहट के योगदान को दर्शाती है; जब उच्च-चिपचिपापन एचपीएस निरंतर चरण होता है, तो बिखरे हुए चरण के रूप में एचपीएमसी उच्च-चिपचिपापन एचपीएस की चिपचिपाहट को कम कर देगा। प्रभाव। यौगिक प्रणाली में एचपीएस सामग्री और समाधान एकाग्रता में वृद्धि के साथ, यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट और कतरनी पतलेपन की घटना धीरे-धीरे बढ़ी, तरलता कम हो गई, और यौगिक प्रणाली के ठोस-समान व्यवहार में वृद्धि हुई। एचपीएमसी की चिपचिपाहट और थिक्सोट्रॉपी एचपीएस के साथ फॉर्मूलेशन द्वारा संतुलित होती है।

(2) 5:5 कंपाउंडिंग सिस्टम के लिए, एचपीएमसी और एचपीएस क्रमशः कम और उच्च तापमान पर निरंतर चरण बना सकते हैं। यह चरण संरचना परिवर्तन जटिल जेल की जटिल चिपचिपाहट, विस्कोलेस्टिक गुणों, आवृत्ति निर्भरता और जेल गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है। बिखरे हुए चरणों के रूप में, एचपीएमसी और एचपीएस क्रमशः उच्च और निम्न तापमान पर एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणालियों के रियोलॉजिकल गुणों और जेल गुणों को निर्धारित कर सकते हैं। एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित नमूनों के विस्कोइलास्टिक वक्र कम तापमान पर एचपीएस और उच्च तापमान पर एचपीएमसी के अनुरूप थे।

(3) एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली की सूक्ष्म संरचना, रियोलॉजिकल गुणों और जेल गुणों के बीच संबंध स्थापित किया गया था। मिश्रित प्रणाली के चिपचिपापन वक्र में अचानक परिवर्तन और हानि कारक वक्र में टैन डेल्टा शिखर दोनों 45 डिग्री सेल्सियस पर दिखाई देते हैं, जो माइक्रोग्राफ (45 डिग्री सेल्सियस पर) में देखी गई सह-निरंतर चरण घटना के अनुरूप है।

1. आयोडीन रंगाई ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी तकनीक के साथ संयुक्त, विभिन्न यौगिक अनुपात और समाधान सांद्रता के तहत तैयार मिश्रित झिल्ली की सूक्ष्म संरचना और यांत्रिक गुणों, गतिशील थर्मोमैकेनिकल गुणों, प्रकाश संप्रेषण, ऑक्सीजन पारगम्यता और थर्मल स्थिरता का अध्ययन करके, चरण आकृति विज्ञान, चरण संक्रमण और संगतता पर शोध किया जाता है। परिसरों की जांच की गई, और परिसरों की सूक्ष्म संरचना और स्थूल गुणों के बीच संबंध स्थापित किया गया। विशिष्ट परिणाम इस प्रकार हैं:

(1) विभिन्न कंपाउंडिंग अनुपात वाली मिश्रित फिल्मों की एसईएम छवियों में कोई स्पष्ट दो-चरण इंटरफ़ेस नहीं है। अधिकांश मिश्रित फिल्मों में डीएमए परिणामों में केवल एक ग्लास संक्रमण बिंदु होता है, और अधिकांश मिश्रित फिल्मों में डीटीजी वक्र में केवल एक थर्मल गिरावट शिखर होता है। ये सब मिलकर संकेत देते हैं कि एचपीएमसी की एचपीएस के साथ एक निश्चित अनुकूलता है।

(2) सापेक्ष आर्द्रता का एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित फिल्मों के यांत्रिक गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, और एचपीएस सामग्री की वृद्धि के साथ इसके प्रभाव की डिग्री बढ़ जाती है। कम सापेक्ष आर्द्रता पर, एचपीएस सामग्री में वृद्धि के साथ समग्र फिल्मों की लोचदार मापांक और तन्य शक्ति दोनों में वृद्धि हुई, और मिश्रित फिल्मों के टूटने पर बढ़ाव शुद्ध घटक फिल्मों की तुलना में काफी कम था। सापेक्ष आर्द्रता में वृद्धि के साथ, समग्र फिल्म की लोचदार मापांक और तन्यता ताकत कम हो गई, और ब्रेक पर बढ़ाव में काफी वृद्धि हुई, और मिश्रित फिल्म के यांत्रिक गुणों और यौगिक अनुपात के बीच संबंध ने अलग-अलग परिस्थितियों में एक पूरी तरह से विपरीत परिवर्तन पैटर्न दिखाया। सापेक्षिक आर्द्रता। विभिन्न यौगिक अनुपातों के साथ मिश्रित झिल्ली के यांत्रिक गुण विभिन्न सापेक्ष आर्द्रता स्थितियों के तहत एक प्रतिच्छेदन दिखाते हैं, जो विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताओं के अनुसार उत्पाद प्रदर्शन को अनुकूलित करने की संभावना प्रदान करता है।

(3) एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली की सूक्ष्म संरचना, चरण संक्रमण, पारदर्शिता और यांत्रिक गुणों के बीच संबंध स्थापित किया गया था। एक। यौगिक प्रणाली की पारदर्शिता का निम्नतम बिंदु एचपीएमसी के निरंतर चरण से फैलाए गए चरण तक चरण संक्रमण बिंदु और तन्य मापांक की कमी के न्यूनतम बिंदु के अनुरूप है। बी। समाधान की सांद्रता में वृद्धि के साथ ब्रेक पर यंग का मापांक और बढ़ाव कम हो जाता है, जो यौगिक प्रणाली में निरंतर चरण से बिखरे हुए चरण तक एचपीएमसी के रूपात्मक परिवर्तन से संबंधित है।

(4) एचपीएस के जुड़ने से मिश्रित झिल्ली में ऑक्सीजन पारगमन चैनल की वक्रता बढ़ जाती है, झिल्ली की ऑक्सीजन पारगम्यता काफी कम हो जाती है, और एचपीएमसी झिल्ली के ऑक्सीजन अवरोध प्रदर्शन में सुधार होता है।

1. समग्र प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों पर एचपीएस रासायनिक संशोधन के प्रभाव और क्रिस्टल संरचना, अनाकार क्षेत्र संरचना, यांत्रिक गुणों, ऑक्सीजन पारगम्यता और थर्मल स्थिरता जैसे समग्र झिल्ली के व्यापक गुणों का अध्ययन किया गया। विशिष्ट परिणाम इस प्रकार हैं:

(1) एचपीएस का हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन कम तापमान पर यौगिक प्रणाली की चिपचिपाहट को कम कर सकता है, यौगिक समाधान की तरलता में सुधार कर सकता है और कतरनी के पतले होने की घटना को कम कर सकता है; एचपीएस का हाइड्रॉक्सीप्रोपिलेशन यौगिक प्रणाली के रैखिक विस्कोलेस्टिक क्षेत्र को संकीर्ण कर सकता है, एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली के चरण संक्रमण तापमान को कम कर सकता है, और कम तापमान पर यौगिक प्रणाली के ठोस-समान व्यवहार और उच्च तापमान पर तरलता में सुधार कर सकता है।

(2) एचपीएस का हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन और दो घटकों की अनुकूलता में सुधार झिल्ली में स्टार्च के पुनर्संरचना को महत्वपूर्ण रूप से रोक सकता है, और समग्र झिल्ली में एक शिथिल स्व-समान संरचना के गठन को बढ़ावा दे सकता है। स्टार्च आणविक श्रृंखला पर भारी हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूहों की शुरूआत एचपीएस आणविक खंडों के आपसी बंधन और व्यवस्थित पुनर्व्यवस्था को सीमित करती है, जिसके परिणामस्वरूप एचपीएस की अधिक ढीली स्व-समान संरचना का निर्माण होता है। जटिल प्रणाली के लिए, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन की डिग्री में वृद्धि श्रृंखला-जैसे एचपीएमसी अणुओं को एचपीएस के ढीले गुहा क्षेत्र में प्रवेश करने की अनुमति देती है, जो जटिल प्रणाली की अनुकूलता में सुधार करती है और एचपीएस की स्व-समान संरचना के घनत्व में सुधार करती है। यौगिक प्रणाली की अनुकूलता हाइड्रोक्सीप्रोपाइल समूह की प्रतिस्थापन डिग्री में वृद्धि के साथ बढ़ती है, जो कि रियोलॉजिकल गुणों के परिणामों के अनुरूप है।

(3) एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित झिल्ली के यांत्रिक गुण, थर्मल स्थिरता और ऑक्सीजन पारगम्यता जैसे मैक्रोस्कोपिक गुण इसकी आंतरिक क्रिस्टलीय संरचना और अनाकार क्षेत्र संरचना से निकटता से संबंधित हैं। दो घटकों की अनुकूलता के दो प्रभावों का संयुक्त प्रभाव।

1. यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों पर समाधान एकाग्रता, तापमान और एचपीएस के रासायनिक संशोधन के प्रभावों का अध्ययन करके, एचपीएमसी/एचपीएस शीत-ताप व्युत्क्रम जेल यौगिक प्रणाली के जेलेशन तंत्र पर चर्चा की गई। विशिष्ट परिणाम इस प्रकार हैं:

(1) यौगिक प्रणाली में एक महत्वपूर्ण एकाग्रता (8%) है, महत्वपूर्ण एकाग्रता के नीचे, एचपीएमसी और एचपीएस स्वतंत्र आणविक श्रृंखलाओं और चरण क्षेत्रों में मौजूद हैं; जब क्रांतिक सांद्रता पहुँच जाती है, तो घोल में घनीभूत के रूप में एचपीएस चरण बनता है। जेल केंद्र एचपीएमसी आणविक श्रृंखलाओं के आपस में जुड़ने से जुड़ी एक माइक्रोजेल संरचना है; महत्वपूर्ण सांद्रता के ऊपर, अंतर्संबंध अधिक जटिल होता है और अंतःक्रिया अधिक मजबूत होती है, और समाधान पॉलिमर पिघलने के समान व्यवहार प्रदर्शित करता है।

(2) जटिल प्रणाली में तापमान के परिवर्तन के साथ निरंतर चरण का एक संक्रमण बिंदु होता है, जो जटिल प्रणाली में एचपीएमसी और एचपीएस के जेल व्यवहार से संबंधित होता है। कम तापमान पर, एचपीएमसी की चिपचिपाहट एचपीएस की तुलना में काफी कम होती है, इसलिए एचपीएमसी उच्च-चिपचिपाहट वाले एचपीएस जेल चरण के आसपास एक निरंतर चरण बनाता है। दो चरणों के किनारों पर, एचपीएमसी श्रृंखला पर हाइड्रॉक्सिल समूह अपने बाध्यकारी पानी का हिस्सा खो देते हैं और एचपीएस आणविक श्रृंखला के साथ अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड बनाते हैं। हीटिंग प्रक्रिया के दौरान, पर्याप्त ऊर्जा को अवशोषित करने के कारण एचपीएस आणविक श्रृंखलाएं हिल गईं और पानी के अणुओं के साथ हाइड्रोजन बांड बन गए, जिसके परिणामस्वरूप जेल संरचना टूट गई। उसी समय, एचपीएमसी श्रृंखलाओं पर जल-पिंजरे और जल-शैल संरचनाएं नष्ट हो गईं, और हाइड्रोफिलिक समूहों और हाइड्रोफोबिक समूहों को उजागर करने के लिए धीरे-धीरे टूट गईं। उच्च तापमान पर, एचपीएमसी अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड और हाइड्रोफोबिक एसोसिएशन के कारण एक जेल नेटवर्क संरचना बनाता है, और इस प्रकार यादृच्छिक कॉइल्स के एचपीएस निरंतर चरण में फैला हुआ एक उच्च-चिपचिपापन फैला हुआ चरण बन जाता है।

(3) एचपीएस की हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री में वृद्धि के साथ, एचपीएमसी/एचपीएस यौगिक प्रणाली की अनुकूलता में सुधार होता है, और यौगिक प्रणाली में चरण संक्रमण तापमान कम तापमान पर चला जाता है। हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री की वृद्धि के साथ, एचपीएस समाधान में अधिक फैले हुए पेचदार टुकड़े होते हैं, जो दो चरणों की सीमा पर एचपीएमसी आणविक श्रृंखला के साथ अधिक अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड बना सकते हैं, इस प्रकार एक अधिक समान संरचना बनाते हैं। हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलेशन स्टार्च की चिपचिपाहट को कम कर देता है, जिससे यौगिक में एचपीएमसी और एचपीएस के बीच चिपचिपाहट का अंतर कम हो जाता है, जो अधिक सजातीय यौगिक के निर्माण के लिए अनुकूल है, और दो घटकों के बीच चिपचिपाहट अंतर का न्यूनतम मूल्य कम हो जाता है। तापमान क्षेत्र.

2. नवप्रवर्तन बिंदु

1. एचपीएमसी/एचपीएस ठंडे और गर्म उलट-चरण जेल यौगिक प्रणाली का डिजाइन और निर्माण करें, और इस प्रणाली के अद्वितीय रियोलॉजिकल गुणों, विशेष रूप से यौगिक समाधान की एकाग्रता, यौगिक अनुपात, तापमान और घटकों के रासायनिक संशोधन का व्यवस्थित रूप से अध्ययन करें। रियोलॉजिकल गुणों, जेल गुणों और यौगिक प्रणाली की अनुकूलता के प्रभाव कानूनों का आगे अध्ययन किया गया, और यौगिक प्रणाली के चरण आकृति विज्ञान और चरण संक्रमण का आयोडीन रंगाई ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप और सूक्ष्म-रूपात्मक के अवलोकन के साथ संयुक्त रूप से अध्ययन किया गया। यौगिक प्रणाली की संरचना स्थापित की गई- रियोलॉजिकल गुण-जेल गुण संबंध। पहली बार, अरहेनियस मॉडल का उपयोग विभिन्न तापमान सीमाओं में ठंडे और गर्म उलट-चरण मिश्रित जैल के जेल गठन कानून को फिट करने के लिए किया गया था।

2. एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली के चरण वितरण, चरण संक्रमण और अनुकूलता को आयोडीन रंगाई ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप विश्लेषण तकनीक द्वारा देखा गया, और समग्र फिल्मों के ऑप्टिकल गुणों और यांत्रिक गुणों के संयोजन से पारदर्शिता-यांत्रिक गुणों की स्थापना की गई। सूक्ष्म संरचना और स्थूल गुणों जैसे गुण-चरण आकृति विज्ञान और एकाग्रता-यांत्रिक गुण-चरण आकृति विज्ञान के बीच संबंध। यह यौगिक अनुपात, तापमान और एकाग्रता, विशेष रूप से चरण संक्रमण की स्थितियों और यौगिक प्रणाली के गुणों पर चरण संक्रमण के प्रभाव के साथ इस यौगिक प्रणाली के चरण आकृति विज्ञान के परिवर्तन कानून का प्रत्यक्ष रूप से निरीक्षण करने का पहला मौका है।

3. विभिन्न एचपीएस हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री के साथ मिश्रित झिल्ली की क्रिस्टलीय संरचना और अनाकार संरचना का अध्ययन एसएएक्सएस द्वारा किया गया था, और जेलेशन तंत्र और मिश्रित जैल के प्रभाव पर रियोलॉजिकल परिणामों और समग्र झिल्ली की ऑक्सीजन पारगम्यता जैसे मैक्रोस्कोपिक गुणों के साथ संयोजन में चर्चा की गई थी। कारक और कानून, यह पहली बार पाया गया कि मिश्रित प्रणाली की चिपचिपाहट मिश्रित झिल्ली में स्व-समान संरचना के घनत्व से संबंधित है, और सीधे मैक्रोस्कोपिक गुणों जैसे ऑक्सीजन पारगम्यता और समग्र के यांत्रिक गुणों को निर्धारित करती है। झिल्ली, और भौतिक गुणों के बीच रियोलॉजिकल गुण-सूक्ष्मसंरचना-झिल्ली संबंध स्थापित करता है।

3. आउटलुक

हाल के वर्षों में, कच्चे माल के रूप में नवीकरणीय प्राकृतिक पॉलिमर का उपयोग करके सुरक्षित और खाद्य खाद्य पैकेजिंग सामग्री का विकास खाद्य पैकेजिंग के क्षेत्र में एक अनुसंधान हॉटस्पॉट बन गया है। इस पेपर में प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड का उपयोग मुख्य कच्चे माल के रूप में किया जाता है। एचपीएमसी और एचपीएस को संयोजित करने से कच्चे माल की लागत कम हो जाती है, कम तापमान पर एचपीएमसी के प्रसंस्करण प्रदर्शन में सुधार होता है, और मिश्रित झिल्ली के ऑक्सीजन अवरोध प्रदर्शन में सुधार होता है। रियोलॉजिकल विश्लेषण, आयोडीन रंगाई ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप विश्लेषण और मिश्रित फिल्म माइक्रोस्ट्रक्चर और व्यापक प्रदर्शन विश्लेषण के संयोजन के माध्यम से, चरण आकृति विज्ञान, चरण संक्रमण, चरण पृथक्करण और ठंडे-गर्म उलट-चरण जेल समग्र प्रणाली की अनुकूलता का अध्ययन किया गया। समग्र प्रणाली की सूक्ष्म संरचना और स्थूल गुणों के बीच संबंध स्थापित किया गया था। एचपीएमसी/एचपीएस मिश्रित प्रणाली के मैक्रोस्कोपिक गुणों और माइक्रोमॉर्फोलॉजिकल संरचना के बीच संबंध के अनुसार, मिश्रित सामग्री को नियंत्रित करने के लिए समग्र प्रणाली की चरण संरचना और अनुकूलता को नियंत्रित किया जा सकता है। इस पेपर में शोध का वास्तविक उत्पादन प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण मार्गदर्शक महत्व है; ठंडे और गर्म व्युत्क्रम मिश्रित जैल के निर्माण तंत्र, प्रभावित करने वाले कारकों और कानूनों पर चर्चा की गई है, जो ठंडे और गर्म व्युत्क्रम जैल की एक समान मिश्रित प्रणाली है। इस पेपर का शोध विशेष तापमान-नियंत्रित स्मार्ट सामग्रियों के विकास और अनुप्रयोग के लिए सैद्धांतिक मार्गदर्शन प्रदान करने के लिए एक सैद्धांतिक मॉडल प्रदान करता है। इस पेपर के शोध परिणामों का अच्छा सैद्धांतिक मूल्य है। इस पेपर के शोध में भोजन, सामग्री, जेल और यौगिक और अन्य विषयों का अंतर्संबंध शामिल है। समय और शोध विधियों की सीमा के कारण इस विषय के शोध में अभी भी कई अधूरे बिंदु हैं, जिन्हें निम्नलिखित पहलुओं से गहरा और बेहतर बनाया जा सकता है। बढ़ाना:

सैद्धांतिक पहलू:

1. यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों, झिल्ली गुणों, चरण आकृति विज्ञान और अनुकूलता पर विभिन्न श्रृंखला शाखा अनुपात, आणविक भार और एचपीएस की किस्मों के प्रभावों का पता लगाने के लिए, और यौगिक के जेल गठन तंत्र पर इसके प्रभाव के कानून का पता लगाने के लिए प्रणाली।
2. यौगिक प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों, जेल गुणों, झिल्ली गुणों और सिस्टम अनुकूलता पर एचपीएमसी हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन डिग्री, मेथॉक्सिल प्रतिस्थापन डिग्री, आणविक भार और स्रोत के प्रभावों की जांच करें और यौगिक संक्षेपण पर एचपीएमसी रासायनिक संशोधन के प्रभाव का विश्लेषण करें। जेल निर्माण तंत्र का प्रभाव नियम.
3. रियोलॉजिकल गुणों, जेल गुणों, झिल्ली संरचना और गुणों और उनके कानूनों पर नमक, पीएच, प्लास्टिसाइज़र, क्रॉस-लिंकिंग एजेंट, जीवाणुरोधी एजेंट और अन्य यौगिक प्रणालियों के प्रभाव का अध्ययन किया गया।

आवेदन पत्र:

1. मसाला पैकेट, सब्जी पैकेट और ठोस सूप के पैकेजिंग अनुप्रयोग के लिए सूत्र का अनुकूलन करें, और भंडारण अवधि के दौरान मसाला, सब्जियों और सूप के संरक्षण प्रभाव, सामग्री के यांत्रिक गुणों और बाहरी ताकतों के अधीन होने पर उत्पाद के प्रदर्शन में परिवर्तन का अध्ययन करें। , और सामग्री की जल घुलनशीलता और स्वच्छता सूचकांक। इसे कॉफी और दूध चाय जैसे दानेदार खाद्य पदार्थों के साथ-साथ केक, चीज, डेसर्ट और अन्य खाद्य पदार्थों की खाद्य पैकेजिंग पर भी लागू किया जा सकता है।
2. वनस्पति औषधीय पौधों के कैप्सूल के अनुप्रयोग के लिए फॉर्मूला डिज़ाइन को अनुकूलित करें, आगे प्रसंस्करण स्थितियों और सहायक एजेंटों के इष्टतम चयन का अध्ययन करें, और खोखले कैप्सूल उत्पाद तैयार करें। भौतिक और रासायनिक संकेतक जैसे भुरभुरापन, विघटन समय, भारी धातु सामग्री और माइक्रोबियल सामग्री का परीक्षण किया गया।
3. फलों और सब्जियों, मांस उत्पादों आदि को ताजा रखने के लिए छिड़काव, डुबाने और पेंटिंग की विभिन्न प्रसंस्करण विधियों के अनुसार उपयुक्त सूत्र का चयन करें, और सड़े हुए फलों की दर, नमी की हानि, पोषक तत्वों की खपत, कठोरता का अध्ययन करें। भंडारण अवधि के दौरान पैकेजिंग के बाद सब्जियों की मात्रा, चमक और स्वाद और अन्य संकेतक; पैकेजिंग के बाद मांस उत्पादों का रंग, पीएच, टीवीबी-एन मान, थायोबार्बिट्यूरिक एसिड और सूक्ष्मजीवों की संख्या।