Rheologi lan Kompatibilitas sakaHPMC/HPSKomplek
Tembung kunci: hidroksipropil metilselulosa; pati hidroksipropil; sifat rheologis; kompatibilitas; modifikasi kimia.
Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) minangka polimer polisakarida sing umum digunakake kanggo nyiapake film sing bisa dipangan. Iki digunakake kanthi wiyar ing bidang panganan lan obat-obatan. Film kasebut nduweni transparansi sing apik, sifat mekanik lan sifat penghalang minyak. Nanging, HPMC minangka gel sing diakibatake kanthi termal, sing ndadékaké kinerja pangolahan sing kurang ing suhu sing kurang lan konsumsi energi produksi sing dhuwur; Kajaba iku, rega bahan mentah sing larang mbatesi aplikasi sing akeh kalebu lapangan farmasi. Hydroxypropyl starch (HPS) minangka bahan sing bisa ditonton sing akeh digunakake ing bidang panganan lan obat-obatan. Wis sawetara saka sudhut sumber lan rega murah. Iki minangka bahan sing cocog kanggo nyuda biaya HPMC. Kajaba iku, sifat gel kadhemen HPS bisa ngimbangi viskositas lan sifat rheologi HPMC liyane. , kanggo nambah kinerja Processing ing suhu kurang. Kajaba iku, film sing bisa ditonton HPS nduweni sifat penghalang oksigen sing apik, saengga bisa ningkatake sifat penghalang oksigen saka film sing bisa ditonton HPMC.
HPS ditambahake menyang HPMC kanggo compounding, lan HPMC / HPS sistem senyawa gel kadhemen lan panas mbalikke-phase dibangun. Hukum pengaruh sifat wis dibahas, mekanisme interaksi antarane HPS lan HPMC ing solusi, kompatibilitas lan transisi fase sistem senyawa dibahas, lan hubungan antara sifat rheologis lan struktur sistem senyawa ditetepake. Asil nuduhake yen sistem senyawa nduweni konsentrasi kritis (8%), ing ngisor konsentrasi kritis, HPMC lan HPS ana ing ranté molekul lan wilayah fase independen; ndhuwur konsentrasi kritis, fase HPS kawangun ing solusi minangka pusat gel, Struktur microgel, kang disambungake dening intertwining chain molekul HPMC, nuduhake prilaku padha karo polimer nyawiji. Sifat rheologis saka sistem senyawa lan rasio senyawa salaras karo aturan jumlah logaritmik, lan nuduhake jurusan tartamtu saka panyimpangan positif lan negatif, nuduhake yen loro komponen duwe kompatibilitas apik. Sistem senyawa punika phase-dispersed phase terus "segara-pulo" struktur ing suhu kurang, lan transisi phase terus dumadi ing 4: 6 karo nyuda saka HPMC / HPS rasio senyawa.
Minangka komponen penting saka komoditas panganan, kemasan panganan bisa nyegah panganan supaya ora rusak lan dicemari dening faktor eksternal sajrone proses sirkulasi lan panyimpenan, saengga bisa nambah umur lan wektu panyimpenan panganan. Minangka jinis anyar saka bahan kemasan pangan sing aman lan bisa ditonton, malah nduweni nilai nutrisi tartamtu, film edible nduweni prospek aplikasi sing wiyar ing kemasan lan pengawetan panganan, panganan cepet lan kapsul farmasi, lan wis dadi hotspot riset ing panganan saiki. kothak related packaging.
Membran komposit HPMC/HPS disiapake kanthi metode casting. Kompatibilitas lan pemisahan fase saka sistem komposit luwih ditliti kanthi scanning mikroskop elektron, analisis sifat termomekanik dinamis lan analisis termogravimetri, lan sifat mekanik membran komposit ditliti. lan permeabilitas oksigen lan sifat membran liyane. Asil nuduhake yen ora ana antarmuka rong fase sing jelas ditemokake ing gambar SEM kabeh film komposit, mung ana siji titik transisi kaca ing asil DMA saka paling film komposit, lan mung siji puncak degradasi termal katon ing kurva DTG. saka paling film komposit. HPMC nduweni kompatibilitas tartamtu karo HPS. Kajaba saka HPS kanggo HPMC Ngartekno mbenakake sifat alangi oksigen saka membran gabungan. Sifat mekanik saka membran komposit beda-beda banget karo rasio compounding lan kelembapan relatif lingkungan, lan saiki titik silang, kang bisa nyedhiyani referensi kanggo Optimization produk kanggo syarat aplikasi beda.
Morfologi mikroskopik, distribusi fase, transisi fase lan struktur mikro liyane saka sistem senyawa HPMC / HPS ditliti kanthi analisis mikroskop optik pewarnaan yodium sing prasaja, lan transparansi lan sifat mekanik sistem senyawa ditliti kanthi spektrofotometer ultraviolet lan penguji properti mekanik. Hubungan antara struktur morfologi mikroskopis lan kinerja komprehensif makroskopik saka sistem senyawa HPMC/HPS ditetepake. Asil nuduhake yen akeh mesophases ana ing sistem senyawa, sing nduweni kompatibilitas apik. Ana titik transisi fase ing sistem senyawa, lan titik transisi fase iki nduweni rasio senyawa tartamtu lan ketergantungan konsentrasi solusi. Titik paling transparan saka sistem senyawa konsisten karo titik transisi phase saka HPMC saka phase terus kanggo phase buyar lan titik minimal modulus tensile. Modulus Young lan elongation ing break melorot karo Tambah saka konsentrasi solusi, kang wis hubungan kausal karo transisi HPMC saka phase terus kanggo phase buyar.
Rheometer digunakake kanggo nyinaoni efek modifikasi kimia HPS marang sifat rheologi lan sifat gel saka sistem senyawa gel fase terbalik HPMC/HPS. Kapasitas lan transisi fase ditliti, lan hubungan antara struktur mikro lan sifat rheologis lan gel ditetepake. Asil riset nuduhake yen hydroxypropylation saka HPS bisa nyuda viskositas sistem senyawa ing suhu kurang, nambah fluidity saka solusi senyawa, lan ngurangi fénoména geser thinning; hydroxypropylation saka HPS bisa mbatesi viskositas linear saka sistem senyawa. Ing wilayah elastis, suhu transisi phase saka sistem senyawa HPMC / HPS suda, lan prilaku ngalangi-kaya sistem senyawa ing suhu kurang lan fluidity ing suhu dhuwur wis apik. HPMC lan HPS mbentuk fase terus-terusan ing suhu sing kurang lan dhuwur, lan minangka fase sing disebarake nemtokake sifat rheologis lan sifat gel saka sistem komposit ing suhu dhuwur lan kurang. Loro-lorone owah-owahan mendadak ing kurva viskositas sistem gabungan lan puncak delta tan ing kurva faktor mundhut katon ing 45 °C, sing nyuarakke fenomena fase kontinyu sing diamati ing mikrograf sing diwarnai yodium ing 45 °C.
Pengaruh modifikasi kimia HPS ing struktur kristal lan struktur mikro-divisional saka film komposit ditliti kanthi teknologi panyebaran sinar-X sudut cilik radiasi sinkrotron, lan sifat mekanik, sifat penghalang oksigen lan stabilitas termal saka film komposit kasebut. kanthi sistematis nyinaoni pengaruh owah-owahan struktur kimia komponen senyawa ing struktur mikro lan makroskopik sistem senyawa. Asil saka radiation synchrotron nuduhake yen hydroxypropylation saka HPS lan asil dandan saka kompatibilitas loro komponen Ngartekno nyandhet recrystallization saka pati ing membran lan ningkataké tatanan saka struktur mirip poto looser ing membran gabungan. Sifat makroskopik kayata sifat mekanik, stabilitas termal lan permeabilitas oksigen saka membran komposit HPMC / HPS ana hubungane karo struktur kristal internal lan struktur wilayah amorf. Efek gabungan saka rong efek.
Bab I Pendahuluan
Minangka komponen penting saka komoditas panganan, bahan kemasan panganan bisa nglindhungi panganan saka karusakan fisik, kimia lan biologi lan polusi sajrone sirkulasi lan panyimpenan, njaga kualitas panganan dhewe, nggampangake konsumsi panganan, lan njamin panganan. Panyimpenan lan pengawetan jangka panjang, lan menehi tampilan panganan kanggo narik konsumsi lan entuk nilai ngluwihi biaya materi [1-4]. Minangka jinis anyar saka bahan kemasan pangan sing aman lan bisa ditonton, malah nduweni nilai nutrisi tartamtu, film edible nduweni prospek aplikasi sing wiyar ing kemasan lan pengawetan panganan, panganan cepet lan kapsul farmasi, lan wis dadi hotspot riset ing panganan saiki. kothak related packaging.
Film sing bisa ditonton yaiku film kanthi struktur jaringan keropos, biasane dipikolehi kanthi ngolah polimer alami sing bisa ditonton. Akeh polimer alam sing ana ing alam duwe sifat gel, lan solusi banyu bisa mbentuk hidrogel ing kondisi tartamtu, kayata sawetara polisakarida alam, protein, lipid, etc. Polisakarida struktural alami kayata pati lan selulosa, amarga struktur molekul khusus saka heliks rantai dawa lan sifat kimia sing stabil, bisa cocog kanggo lingkungan panyimpenan jangka panjang lan macem-macem, lan wis diteliti sacara luas minangka bahan pembentuk film sing bisa ditonton. Film sing bisa ditonton sing digawe saka polisakarida tunggal asring duwe watesan tartamtu ing kinerja. Mulane, kanggo ngilangi watesan film sing bisa ditonton polisakarida tunggal, entuk sifat khusus utawa ngembangake fungsi anyar, nyuda rega produk, lan nggedhekake aplikasi, biasane rong jinis polisakarida digunakake. Utawa polisakarida alami ing ndhuwur digabungake kanggo entuk efek komplementer. Nanging, amarga beda struktur molekul ing antarane polimer sing beda, ana entropi konformasi tartamtu, lan umume kompleks polimer sebagian kompatibel utawa ora kompatibel. Morfologi fase lan kompatibilitas kompleks polimer bakal nemtokake sifat-sifat bahan komposit. Sejarah deformasi lan aliran sajrone proses duwe pengaruh sing signifikan ing struktur kasebut. Mulane, sifat makroskopik kayata sifat rheologis saka sistem kompleks polimer ditliti. Hubungan antar struktur morfologi mikroskopis kayata morfologi fase lan kompatibilitas penting kanggo ngatur kinerja, analisis lan modifikasi bahan komposit, teknologi pangolahan, nuntun desain formula lan desain mesin pangolahan, lan ngevaluasi produksi. Kinerja pangolahan produk lan pangembangan lan aplikasi bahan polimer anyar sing penting banget.
Ing bab iki, status riset lan kemajuan aplikasi saka bahan edible film dideleng kanthi rinci; kahanan riset hidrogel alam; tujuan lan cara senyawa polimer lan kemajuan riset senyawa polisakarida; metode riset rheologi sistem compounding; Sifat rheologis lan konstruksi model sistem gel mbalikke kadhemen lan panas dianalisis lan dibahas, uga pentinge riset, tujuan riset lan riset isi makalah iki.
1.1 Film sing bisa dipangan
Film Edible nuduhake tambahan plasticizers lan agen cross-linking adhedhasar bahan alami sing bisa ditonton (kayata polisakarida struktural, lipid, protein), liwat interaksi antarmolekul sing beda, liwat compounding, pemanasan, lapisan, pangatusan, lan liya-liyane. Film kanthi jaringan keropos struktur kawangun dening perawatan. Bisa nyedhiyakake macem-macem fungsi kayata sifat penghalang sing bisa dipilih kanggo gas, kelembapan, isi lan zat sing mbebayani eksternal, supaya bisa nambah kualitas sensori lan struktur internal panganan, lan ndawakake wektu panyimpenan utawa umur simpan produk pangan.
1.1.1 Sajarah Pangembangan Film Edible
Pangembangan edible film bisa ditelusuri wiwit abad kaping 12 lan 13. Ing wektu iku, wong Tionghoa nggunakake cara waxing sing prasaja kanggo nutupi jeuk lan lemon, sing kanthi efektif nyuda mundhut banyu ing woh-wohan lan sayuran, saéngga woh-wohan lan sayuran tetep luster asli, saéngga bisa ndawakake umur simpan woh-wohan lan sayuran, nanging banget nyandhet respirasi aerobik saka woh-wohan lan sayuran, asil ing rusak fermentatif woh. Ing abad kaping 15, wong Asia wis wiwit nggawe film sing bisa diobati saka susu kedelai, lan digunakake kanggo nglindhungi panganan lan nambah tampilan panganan [20]. Ing abad kaping 16, Inggris nggunakake lemak kanggo nutupi permukaan panganan kanggo nyuda kelembapan panganan. Ing abad kaping 19, sukrosa pisanan digunakake minangka lapisan sing bisa ditonton ing kacang, almond lan hazelnut kanggo nyegah oksidasi lan tengik sajrone panyimpenan. Ing taun 1830-an, film parafin panas-melt komersial muncul kanggo woh-wohan kayata apel lan woh pir. Ing pungkasan abad kaping 19, film Gelatin disemprotake ing permukaan produk daging lan panganan liyane kanggo pengawetan panganan. Ing wiwitan taun 1950-an, lilin carnauba, lan liya-liyane, wis digawe dadi emulsi lenga ing banyu kanggo lapisan lan pengawetan woh-wohan lan sayuran seger. Ing pungkasan taun 1950-an, riset babagan film sing bisa ditonton sing ditrapake kanggo produk daging wiwit berkembang, lan conto sing paling akeh lan sukses yaiku produk enema sing diproses saka usus cilik kewan dadi casing.
Wiwit taun 1950-an, bisa diarani konsep edible film mung bener-bener diusulake. Wiwit iku, akeh peneliti wis ngembangake minat sing kuat ing film sing bisa ditonton. Ing taun 1991, Nisperes nerapake carboxymethyl cellulose (CMC) ing lapisan lan pengawetan gedhang lan woh-wohan liyane, ambegan woh saya suda, lan mundhut klorofil ditundha. Park et al. ing 1994 kacarita sipat alangi efektif saka film protein zein kanggo O2 lan CO2, kang apik mundhut banyu, wilting lan discoloration saka tomat . Ing taun 1995, Lourdin nggunakake solusi alkali encer kanggo ngobati pati, lan nambah gliserin kanggo nutupi strawberries kanggo kesegaran, sing nyuda tingkat mundhut banyu saka stroberi lan tundha rusak. Baberjee ningkatake sifat film sing bisa ditonton ing taun 1996 kanthi micro-liquefaction lan perawatan ultrasonik saka cairan pembentuk film, saéngga ukuran partikel cairan pembentuk film dikurangi sacara signifikan lan stabilitas emulsi homogen. Ing taun 1998, Padegett et al. nambahake lysozyme utawa nisin menyang film edible protein kedele lan digunakake kanggo mbungkus panganan, lan nemokake yen pertumbuhan bakteri asam laktat ing panganan bisa dicegah kanthi efektif [30]. Ing taun 1999, Yin Qinghong et al. beeswax digunakake kanggo nggawe agen lapisan film kanggo pengawetan lan panyimpenan saka apples lan woh-wohan liyane, kang bisa nyandhet ambegan, nyegah shrinkage lan bobot mundhut, lan nyandhet invasi mikroba.
Wis pirang-pirang taun, beaker jagung kanggo kemasan es krim, kertas ketan kanggo kemasan permen, lan kulit tahu kanggo masakan daging minangka kemasan sing bisa dipangan. Nanging aplikasi komersial saka film edible meh ora ana ing taun 1967, lan malah pengawetan woh-wohan sing dilapisi lilin nduweni panggunaan komersial sing winates. Nganti taun 1986, sawetara perusahaan wiwit nyedhiyakake produk film sing bisa ditonton, lan ing taun 1996, jumlah perusahaan film sing bisa diobati saya tambah nganti luwih saka 600. Saiki, aplikasi edible film ing pengawetan kemasan pangan saya tambah akeh, lan wis entuk revenue taunan luwih saka 100 yuta dolar AS.
1.1.2 Karakteristik lan jinis edible film
Miturut riset sing relevan, film sing bisa ditonton nduweni kaluwihan sing luar biasa ing ngisor iki: film sing bisa ditonton bisa nyegah penurunan kualitas pangan sing disebabake dening migrasi bahan pangan sing beda-beda; sawetara komponen film sing bisa ditonton dhewe duwe nilai nutrisi khusus lan fungsi perawatan kesehatan; film edible nduweni sifat penghalang opsional kanggo CO2, O2 lan gas liyane; film edible bisa digunakake kanggo gelombang mikro, baking, pangan goreng lan film medicine lan nutupi; film edible bisa digunakake minangka antioksidan lan pengawet lan operator liyane, saéngga ndawakake umur beting pangan; film edible bisa digunakake minangka operator kanggo pewarna lan fortifiers nutrisi, etc., kanggo nambah kualitas pangan lan nambah sifat sensori pangan; film edible aman lan bisa ditonton, lan bisa dikonsumsi bebarengan karo panganan; Film kemasan sing bisa ditonton bisa digunakake kanggo kemasan jumlah utawa unit panganan sing cilik, lan nggawe kemasan komposit multi-lapisan kanthi bahan kemasan tradisional, sing nambah kinerja penghalang sakabèhé bahan kemasan.
Alesan kenapa film kemasan sing bisa ditonton duwe sifat fungsional ing ndhuwur utamane adhedhasar pambentukan struktur jaringan telung dimensi tartamtu ing njero, saengga nuduhake kekuwatan lan sifat penghalang tartamtu. Sifat-sifat fungsional saka film kemasan sing bisa ditonton sacara signifikan dipengaruhi dening sifat-sifat komponen kasebut, lan tingkat crosslinking polimer internal, keseragaman lan kapadhetan struktur jaringan uga kena pengaruh proses pambentukan film sing beda. Ana prabédan sing jelas ing kinerja [15, 35]. Film sing bisa ditonton uga nduweni sifat liyane kayata kelarutan, warna, transparansi, lan liya-liyane. Bahan kemasan film sing bisa ditonton sing cocog bisa dipilih miturut lingkungan panggunaan sing beda lan bedane obyek produk sing bakal dikemas.
Miturut cara mbentuk film edible, bisa dipérang dadi film lan lapisan: (1) Film independen sing wis disiapake biasane diarani film. (2) Lapisan tipis sing dibentuk ing permukaan panganan kanthi cara dilapisi, dicelup, lan disemprotake diarani lapisan. Film utamane digunakake kanggo panganan kanthi bahan sing beda-beda sing kudu dikemas kanthi individu (kayata paket bumbu lan paket minyak ing panganan sing gampang), panganan kanthi bahan sing padha nanging kudu dikemas kanthi kapisah (kayata paket cilik kopi, susu bubuk, etc.), lan obat-obatan utawa produk perawatan kesehatan. Bahan kapsul; lapisan utamané dipigunakaké kanggo pengawetan pangan seger kayata woh-wohan lan sayuran, produk meat, nutupi obatan lan Déwan kontrol-release microcapsules.
Miturut bahan pembentuk film saka film kemasan sing bisa ditonton, bisa dipérang dadi: film sing bisa ditonton polisakarida, film sing bisa ditonton protein, film sing bisa ditonton lipid, film sing bisa ditonton mikroba lan film sing bisa ditonton komposit.
1.1.3 Aplikasi saka edible film
Minangka jinis anyar saka bahan kemasan pangan sing aman lan bisa ditonton, malah nduweni nilai nutrisi tartamtu, film edible digunakake akeh ing industri kemasan pangan, lapangan farmasi, panyimpenan lan pengawetan woh-wohan lan sayuran, pangolahan lan pengawetan. daging lan produk banyu, produksi panganan cepet, lan produksi minyak. Nduwe prospek aplikasi sing wiyar ing pengawetan panganan kayata permen panggang goreng.
1.1.3.1 Aplikasi ing kemasan pangan
Solusi sing mbentuk film ditutupi ing panganan sing bakal dikemas kanthi nyemprotake, nyikat, dicelup, lan liya-liyane, kanggo nyegah penetrasi kelembapan, oksigen lan zat aromatik, sing bisa nyuda mundhut kemasan lan nyuda jumlah lapisan kemasan. ; Ngartekno nyuda lapisan njaba pangan Kerumitan komponen saka packaging plastik nggampangake daur ulang lan Processing, lan nyuda polusi lingkungan; Iki ditrapake ing kemasan kapisah sawetara komponen panganan kompleks multi-komponen kanggo nyuda migrasi bebarengan ing antarane komponen sing beda-beda, saéngga nyuda polusi lingkungan. Ngurangi rusake panganan utawa nyuda kualitas panganan. Film sing bisa ditonton langsung diproses dadi kertas kemasan utawa tas kemasan kanggo kemasan panganan, sing ora mung entuk safety, kebersihan lan kenyamanan, nanging uga nyuda tekanan polusi putih ing lingkungan.
Nggunakake jagung, kedele lan gandum minangka bahan baku utama, film sereal kaya kertas bisa disiapake lan digunakake kanggo kemasan sosis lan panganan liyane. Sawise digunakake, sanajan dibuwang ing lingkungan alam, bisa biodegradable lan bisa diowahi dadi pupuk lemah kanggo nambah lemah. . Nggunakake pati, chitosan lan ampas kacang buncis minangka bahan utama, kertas bungkus sing bisa ditonton bisa disiapake kanggo kemasan panganan cepet kayata mie panganan cepet lan kentang goreng, sing trep, aman lan populer banget; digunakake kanggo paket bumbu, sup padhet Kemasan panganan sing gampang kayata bahan mentah, sing bisa langsung dimasak ing pot nalika digunakake, bisa nyegah kontaminasi panganan, nambah nutrisi panganan, lan nggampangake reresik . Alpukat garing, kentang, lan beras sing rusak difermentasi lan diowahi dadi polisakarida, sing bisa digunakake kanggo nyiapake bahan kemasan jero sing ora ana warna lan transparan, duwe sifat penghalang oksigen lan sifat mekanik sing apik, lan digunakake kanggo kemasan bubuk susu. , lenga salad lan produk liyane [19]. Kanggo panganan militer, sawise prodhuk digunakake, bahan kemasan plastik tradisional dibuwang ing lingkungan lan dadi tandha kanggo nelusuri mungsuh, sing gampang dicethakake. Ing panganan khusus multi-komponen kayata pizza, pastry, ketchup, es krim, yogurt, roti lan panganan cuci mulut, bahan kemasan plastik ora bisa langsung ditambahake kanggo nggunakake, lan film kemasan sing bisa ditonton nuduhake kaluwihan unik, sing bisa nyuda jumlah klompok Fractional. migrasi zat rasa ningkatake kualitas lan estetika produk [21]. Film kemasan sing bisa ditonton bisa digunakake ing pangolahan panganan gelombang mikro saka sistem adonan. Produk daging, sayuran, keju lan woh-wohan wis dikemas kanthi nyemprotake, dicelupake utawa nyikat, lan liya-liyane, beku lan disimpen, lan mung kudu diobong ing gelombang mikro kanggo konsumsi.
Sanajan sawetara kertas lan tas kemasan komersial sing kasedhiya, akeh paten sing wis didaftar babagan formulasi lan aplikasi bahan kemasan sing bisa ditonton. Panguwasa pangaturan panganan Prancis wis nyetujoni tas kemasan sing bisa dipangan industri kanthi jeneng "SOLUPAN", sing kasusun saka hydroxypropyl methylcellulose, pati lan sodium sorbate, lan kasedhiya kanggo komersial.
1.1.3.2 Aplikasi ing Kedokteran
Gelatin, turunan selulosa, pati lan permen karet sing bisa ditonton bisa digunakake kanggo nyiapake cangkang kapsul sing alus lan keras kanggo obat-obatan lan produk kesehatan, sing bisa kanthi efektif njamin khasiat obat-obatan lan produk kesehatan, lan aman lan bisa ditonton; sawetara obat duwe rasa pait sing khas, sing angel digunakake dening pasien. Film sing bisa ditrima lan bisa ditonton bisa digunakake minangka lapisan masking rasa kanggo obat kasebut; sawetara polimer polimer enterik ora larut ing lingkungan weteng (pH 1.2), nanging larut ing lingkungan usus (pH 6.8) lan bisa digunakake ing lapisan obat-obatan sing dibebasake saka usus; uga bisa digunakake minangka operator kanggo obatan diangkah.
Blanco-Fernandez et al. nyiapake film komposit monoglyceride chitosan acetylated lan digunakake kanggo release bablas saka aktivitas antioksidan vitamin E, lan efek iki apik banget. Bahan kemasan antioksidan jangka panjang. Zhang et al. pati campuran karo gelatin, ditambahake polyethylene glycol plasticizer, lan digunakake tradisional. Kapsul keras berongga disiapake kanthi proses dipping film komposit, lan transparansi, sifat mekanik, sifat hidrofilik lan morfologi fase film komposit ditliti. materi kapsul apik [52]. Lal et al. nggawe kafirin dadi lapisan sing bisa ditonton kanggo lapisan enterik kapsul parasetamol, lan nyinaoni sifat mekanik, sifat termal, sifat penghalang lan sifat pelepasan obat saka film sing bisa ditonton. Asil nuduhake yen lapisan saka sorghum Various kapsul hard saka film gliadin ora rusak ing weteng, nanging dirilis tamba ing usus ing pH 6,8 . Paik et al. disiapake partikel phthalate HPMC ditutupi karo indomethacin, lan nyemprotake cairan pembentuk film HPMC sing bisa ditonton ing permukaan partikel obat, lan sinau tingkat entrapment obat, ukuran partikel rata-rata partikel obat, film sing bisa ditonton asil nuduhake yen HPMCN-dilapisi Obat oral indomethacin bisa nggayuh tujuan kanggo nutupi rasa pait obat kasebut lan ngarahake pangiriman obat. Oladzadabbasabadi et al. campuran pati sagu sing dimodifikasi karo karagenan kanggo nyiyapake film komposit sing bisa ditonton minangka pengganti kapsul gelatin tradisional, lan sinau kinetika pangatusan, sifat termomekanik, sifat fisikokimia lan sifat penghalang. digunakake ing produksi kapsul pharmaceutical.
1.1.3.3 Aplikasi ing pengawetan woh lan sayuran
Ing woh-wohan lan sayuran seger sawise njupuk, reaksi biokimia lan respirasi isih aktif, sing bakal nyepetake karusakan jaringan ing woh-wohan lan sayuran, lan gampang nyebabake kelembapan ing woh-wohan lan sayuran ing suhu kamar, nyebabake kualitas jaringan internal lan sifat sensori saka woh-wohan lan sayuran. nolak. Mulane, pengawetan wis dadi masalah paling penting ing panyimpenan lan transportasi woh-wohan lan sayuran; cara pengawetan tradisional duwe efek pengawetan miskin lan biaya dhuwur. Pengawetan lapisan woh-wohan lan sayuran saiki minangka cara sing paling efektif ing pengawetan suhu kamar. Cairan pembentuk film sing bisa ditonton dilapisi ing permukaan woh-wohan lan sayuran, sing bisa nyegah invasi mikroorganisme kanthi efektif, nyuda ambegan, mundhut banyu lan mundhut nutrisi saka jaringan woh lan sayuran, nundha penuaan fisiologis jaringan woh lan sayuran, lan njaga woh-wohan lan sayuran jaringan Asli plump lan Gamelan. Penampilan nggilap, supaya bisa nggayuh tujuan supaya tetep seger lan ndawakake wektu panyimpenan. Amerika nggunakake acetyl monoglyceride lan keju sing diekstrak saka lenga sayur-sayuran minangka bahan baku utama kanggo nyiyapake film sing bisa ditonton, lan digunakake kanggo ngethok woh-wohan lan sayuran supaya tetep seger, nyegah dehidrasi, kecoklatan lan invasi mikroorganisme, supaya bisa dijaga kanggo a dangu. Negara seger. Jepang nggunakake sutra sampah minangka bahan mentah kanggo nyiapake film kentang seger, sing bisa entuk efek seger sing bisa dibandhingake karo panyimpenan kadhemen. Amerika nggunakake lenga sayur-sayuran lan woh-wohan minangka bahan baku utama kanggo nggawe Cairan lapisan, lan supaya woh Cut seger, lan ketemu sing efek pengawetan apik.
Marquez et al. nggunakake protein whey lan pektin minangka bahan mentahan, lan nambah glutaminase kanggo cross-linking kanggo nyiapake film becik ditonton gabungan, kang digunakake kanggo jas apel seger, tomat lan wortel, kang Ngartekno bisa nyuda tingkat bobot mundhut. , nyandhet wutah saka mikroorganisme ing lumahing woh-wohan lan sayuran seger-Cut, lan ndawakake umur beting ing premis kanggo njaga rasa lan roso saka woh-wohan lan sayuran seger-Cut. Shi Lei et al. grapes globe abang ditutupi karo film edible chitosan, kang bisa nyuda bobot mundhut lan tingkat rot saka anggur, njaga werna lan padhange anggur, lan tundha degradasi saka ngalangi larut. Nggunakake chitosan, sodium alginate, sodium carboxymethylcellulose lan polyacrylate minangka bahan baku, Liu et al. nyiapake film sing bisa ditonton kanthi lapisan multilayer kanggo njaga seger woh-wohan lan sayuran, lan sinau morfologi, kelarutan banyu, lan liya-liyane. Sun Qingshen et al. nyinaoni film komposit isolat protein kedelai, sing digunakake kanggo pengawetan strawberries, sing bisa nyuda transpirasi strawberries kanthi signifikan, nyandhet ambegan, lan nyuda tingkat woh rotten . Ferreira et al. nggunakake wêdakakêna ampas woh-wohan lan sayuran lan wêdakakêna kulit kentang kanggo nyiapake film sing bisa ditonton komposit, nyinaoni kelarutan banyu lan sifat mekanik saka film komposit, lan nggunakake cara lapisan kanggo ngreksa hawthorn. Asil kasebut nuduhake manawa umur simpan hawthorn saya suwe. 50%, tingkat mundhut bobot mudhun 30-57%, lan asam organik lan kelembapan ora owah sacara signifikan. Fu Xiaowei et al. sinau pengawetan saka mrico seger dening chitosan edible film, lan asil nuduhake sing Ngartekno nyuda kakiyatan respirasi saka mrico seger sak panyimpenan lan wektu tundha tuwa saka mrico . Navarro-Tarazaga et al. digunakake film edible HPMC sing diowahi lilin tawon kanggo ngreksa plum. Asil kasebut nuduhake yen lilin tawon bisa ningkatake sifat-sifat penghalang oksigen lan kelembapan lan sifat mekanik film HPMC. Tingkat mundhut bobot saka plum wis suda sacara signifikan, softening lan getihen woh sajrone panyimpenan saya apik, lan wektu panyimpenan plum saya suwe. Tang Liying et al. nggunakake solusi alkali shellac ing modifikasi pati, nyiapake film kemasan sing bisa ditonton, lan sinau sifat film; ing wektu sing padha, nggunakake Cairan film-mbentuk sawijining kanggo jas mangoes kanggo freshness bisa èfèktif nyuda AMBEGAN Bisa nyegah kedadean Browning sak panyimpenan, ngurangi tingkat bobot mundhut lan ndawakake wektu panyimpenan .
1.1.3.4 Aplikasi ing pangolahan lan pengawetan produk daging
Produk daging kanthi nutrisi sing sugih lan aktivitas banyu dhuwur gampang diserang dening mikroorganisme ing proses pangolahan, transportasi, panyimpenan lan konsumsi, sing nyebabake warna peteng lan oksidasi lemak lan rusak liyane. Kanggo ndawakake wektu panyimpenan lan umur simpan produk daging, perlu nyoba nyegah aktivitas enzim ing produk daging lan invasi mikroorganisme ing permukaan, lan nyegah rusake warna lan ambu sing disebabake dening oksidasi lemak. Saiki, pengawetan film sing bisa ditonton minangka salah sawijining cara sing umum digunakake ing pengawetan daging ing omah lan ing luar negeri. Dibandhingake karo cara tradisional, ditemokake yen invasi mikroorganisme eksternal, rancidity oksidatif lemak lan mundhut jus wis saya apik ing produk daging sing dikemas ing film sing bisa ditonton, lan kualitas produk daging wis saya apik. Urip beting ditambahi.
Panaliten babagan film produk daging sing bisa ditonton diwiwiti ing pungkasan taun 1950-an, lan kasus aplikasi sing paling sukses yaiku film kolagen sing bisa dipangan, sing wis akeh digunakake ing produksi lan pangolahan sosis. Emiroglu et al. nambahake lenga wijen menyang film edible protein kedelai kanggo nggawe film antibakteri, lan sinau efek antibakteri ing daging sapi beku. Asil kasebut nuduhake yen film antibakteri bisa nyandhet reproduksi lan pertumbuhan Staphylococcus aureus. Wook et al. nyiyapake film sing bisa ditonton proanthocyanidin lan digunakake kanggo nutupi daging babi sing didhedhes supaya seger. Warna, pH, nilai TVB-N, asam thiobarbituric lan jumlah mikroba daging babi sawise disimpen suwene 14 dina diteliti. Asil kasebut nuduhake yen film proanthocyanidins sing bisa ditonton kanthi efektif bisa nyuda pembentukan asam thiobarbituric, nyegah karusakan asam lemak, nyuda invasi lan reproduksi mikroorganisme ing permukaan produk daging, nambah kualitas produk daging, lan ndawakake wektu panyimpenan lan urip beting . Jiang Shaotong et al. nambahake polifenol teh lan allicin menyang solusi membran komposit pati-sodium alginate, lan digunakake kanggo njaga kesegaran daging babi sing adhem, sing bisa disimpen ing 0-4 °C luwih saka 19 dina. Cartagena et al. nglapurake efek antibakteri saka film kolagen sing bisa ditonton sing ditambahake karo agen antimikroba nisin ing pengawetan irisan daging babi, nuduhake yen film kolagen sing bisa ditonton bisa nyuda migrasi kelembapan irisan daging babi sing didinginkan, nundha rancidity produk daging, lan nambah 2 Film kolagen kanthi % nisin nduweni efek pengawetan sing paling apik. Wang Rui et al. nyinaoni owah-owahan sodium alginate, chitosan lan serat karboksimetil kanthi analisis komparatif pH, nitrogen basa molah malih, abang lan gunggung koloni daging sapi sajrone 16 dina panyimpenan. Telung jinis edible film vitamin natrium digunakake kanggo njaga kesegaran daging sapi sing adhem. Asil kasebut nuduhake yen film edible sodium alginate nduweni efek pengawetan kesegaran sing becik. Caprioli et al. susu kalkun sing wis dimasak dibungkus nganggo film sing bisa ditonton sodium caseinate lan banjur dilebokake ing kulkas ing suhu 4 ° C. Panaliten nuduhake manawa film sing bisa diombe sodium caseinate bisa nyuda daging kalkun sajrone kulkas. saka rancidity.
1.1.3.5 Aplikasi ing pengawetan produk banyu
Penurunan kualitas produk akuatik utamane diwujudake kanthi nyuda kelembapan bebas, rusak rasa lan rusak tekstur produk akuatik. Dekomposisi produk akuatik, oksidasi, denaturasi lan konsumsi garing sing disebabake dening invasi mikroba kabeh faktor penting sing mengaruhi umur beting produk akuatik. Panyimpenan beku minangka cara umum kanggo pengawetan produk banyu, nanging uga bakal ana tingkat degradasi kualitas tartamtu ing proses kasebut, sing utamane serius kanggo iwak banyu tawar.
Pengawetan film edible produk akuatik diwiwiti ing pungkasan taun 1970-an lan saiki wis akeh digunakake. Film sing bisa ditonton kanthi efektif bisa ngreksa produk banyu beku, nyuda mundhut banyu, lan uga bisa digabung karo antioksidan kanggo nyegah oksidasi lemak, saéngga bisa nggayuh tujuan kanggo nambah umur lan umur simpan. Meenatchisundaram et al. nyiapake film edible komposit adhedhasar pati nggunakake pati minangka matriks lan ditambahake rempah-rempah kayata cengkeh lan kayu manis, lan digunakake kanggo pengawetan udang putih. Asil kasebut nuduhake yen film pati sing bisa ditonton kanthi efektif bisa nyandhet pertumbuhan mikroorganisme, alon-alon oksidasi lemak, ndawakake umur simpan udang putih sing didinginkan kanthi suhu 10 °C lan 4 °C nganti 14 lan 12 dina. Cheng Yuanyuan lan liya-liyane sinau babagan pengawet larutan pullulan lan nindakake iwak banyu tawar. Pengawetan bisa kanthi efektif nyandhet pertumbuhan mikroorganisme, alon-alon oksidasi protein lan lemak iwak, lan duwe efek pengawetan sing apik. Yunus et al. trout pelangi sing dilapisi karo film gelatin sing bisa ditonton sing ditambahake minyak atsiri rwaning teluk, lan sinau efek pengawetan ing kulkas ing suhu 4 °C. Asil nuduhake yen gelatin edible film efektif kanggo njaga kualitas rainbow trout nganti 22 dina. suwe-suwe . Wang Siwei et al. digunakake sodium alginate, chitosan lan CMC minangka bahan utama, ditambahaké asam stearic kanggo nyiyapake edible film Cairan, lan digunakake kanggo jas Penaeus vannamei kanggo freshness. Panliten kasebut nuduhake manawa film komposit CMC lan kitosan Cairan kasebut nduweni efek pengawetan sing apik lan bisa nambah umur simpan kira-kira 2 dina. Yang Shengping lan liya-liyane digunakake film chitosan-teh polifenol becik ditonton kanggo kulkasan lan pengawetan saka hairtail seger, kang èfèktif bisa nyandhet Reproduksi bakteri ing lumahing hairtail, wektu tundha tatanan saka asam hidroklorat molah malih, lan ngluwihi gesang beting saka hairtail kanggo. udakara 12 dina.
1.1.3.6 Aplikasi ing panganan goreng
Panganan sing digoreng jero minangka panganan siap-dipangan sing populer kanthi output gedhe. Iki dibungkus polisakarida lan film sing bisa ditonton protein, sing bisa nyegah owah-owahan warna panganan sajrone proses nggoreng lan nyuda konsumsi minyak. mlebu oksigen lan kelembapan [80]. Dilapisi panganan sing digoreng nganggo permen karet gellan bisa nyuda konsumsi minyak nganti 35% -63%, kayata nalika nggoreng sashimi, bisa nyuda konsumsi minyak nganti 63%; nalika nggoreng kripik kentang, bisa nyuda konsumsi minyak kanthi 35%-63%. Suda konsumsi bahan bakar nganti 60%, lsp [81].
Singthong et al. nggawe film sing bisa ditonton saka polisakarida kayata natrium alginat, karboksimetil selulosa lan pektin, sing digunakake kanggo nglapisi potongan pisang goreng, lan nyinaoni tingkat panyerepan lenga sawise digoreng. Asil kasebut nuduhake yen pektin lan karboksil Strip pisang goreng sing dilapisi metilselulosa nuduhake kualitas sensori sing luwih apik, ing antarane film sing bisa dipangan pektin nduweni efek sing paling apik kanggo nyuda penyerapan lenga [82]. Holownia et al. dilapisi film HPMC lan MC ing permukaan fillet pitik goreng kanggo nyinaoni owah-owahan konsumsi lenga, isi asam lemak bebas lan nilai warna ing minyak goreng. Pre-coating bisa nyuda panyerepan lenga lan nambah umur lenga [83]. Sheng Meixiang et al. nggawe film edible saka CMC, chitosan lan isolat protein kedelai, keripik kentang sing dilapisi, lan digoreng ing suhu dhuwur kanggo nyinaoni panyerepan lenga, kadar banyu, warna, isi akrilamida lan kualitas sensori kripik kentang. , asil nuduhake yen film edible isolat protein kedele duweni pengaruh sing signifikan kanggo ngurangi konsumsi minyak kripik kentang goreng, lan film edible chitosan nduweni efek sing luwih apik kanggo ngurangi kandungan akrilamida [84]. Salvador et al. dilapisi permukaan cincin cumi goreng karo pati gandum, pati jagung sing dimodifikasi, dekstrin lan gluten, sing bisa nambah crispness cincin cumi lan nyuda tingkat penyerapan minyak [85].
1.1.3.7 Aplikasi ing barang panggang
Film sing bisa ditonton bisa digunakake minangka lapisan sing alus kanggo nambah tampilan barang panggang; bisa digunakake minangka alangi kanggo Kelembapan, oksigen, grease, etc. kanggo nambah umur beting barang panggang, contone, chitosan edible film digunakake kanggo lumahing lapisan roti Bisa uga digunakake minangka adhesive kanggo cemilan asri lan cemilan, contone, kacang panggang asring dilapisi karo adhesives kanggo jas uyah lan seasonings [87].
Christos et al. nggawe film sing bisa ditonton saka sodium alginate lan protein whey lan dilapisi ing permukaan roti probiotik Lactobacillus rhamnosus. Panliten kasebut nuduhake yen tingkat kelangsungan hidup probiotik saya tambah apik, nanging rong jinis roti kasebut nuduhake mekanisme pencernaan meh padha, saengga lapisan film sing bisa dipangan ora ngowahi tekstur, rasa lan sifat termofisika roti [88]. Panuwat et al. nambahake ekstrak gooseberry India menyang matriks metil selulosa kanggo nyiapake film komposit sing bisa ditonton, lan digunakake kanggo njaga kesegaran kacang mete panggang. Asil kasebut nuduhake manawa film komposit sing bisa diobati kanthi efektif bisa nyegah kacang mete panggang sajrone panyimpenan. Kualitase rusak lan umur simpan kacang mete panggang ditambah nganti 90 dina [89]. Schou et al. nggawe film edible transparan lan fleksibel karo sodium caseinate lan gliserin, lan sinau sifat mekanik, permeabilitas banyu lan efek kemasan ing irisan roti panggang. Asil nuduhake yen edible film saka sodium caseinate kebungkus roti panggang. Sawise breading, atose bisa suda ing 6 jam saka panyimpenan ing suhu kamar [90]. Du et al. nggunakake film edible basis apel lan film edible adhedhasar tomat ditambahake karo minyak esensial tanduran kanggo mbungkus pitik panggang, sing ora mung nyegah pertumbuhan mikroorganisme sadurunge manggang pitik, nanging uga nambah rasa pitik sawise dipanggang [91]. Javanmard et al. nyiapake film pati gandum sing bisa ditonton lan digunakake kanggo mbungkus kernel pistachio panggang. Asil kasebut nuduhake yen film pati sing bisa ditonton bisa nyegah ketengikan oksidatif kacang, ningkatake kualitas kacang, lan ndawakake umur simpan [92]. Majid et al. nggunakake film whey protein edible film kanggo nutupi kacang panggang, kang bisa nambah alangi oksigen, ngurangi rancidity kacang, nambah brittleness kacang panggang, lan ndawakake wektu panyimpenan [93].
1.1.3.8 Aplikasi ing produk confectionery
Industri permen nduweni syarat sing dhuwur kanggo panyebaran komponen sing molah malih, mula kanggo coklat lan permen kanthi permukaan sing dipoles, perlu nggunakake film sing bisa diombe larut banyu kanggo ngganti cairan lapisan sing ngemot komponen molah malih. Film kemasan sing bisa ditonton bisa mbentuk film pelindung sing lancar ing permukaan permen kanggo nyuda migrasi oksigen lan kelembapan [19]. Aplikasi saka film edible protein whey ing confectionery bisa Ngartekno nyuda difusi komponen molah malih sawijining. Nalika coklat digunakake kanggo encapsulate panganan lengo kayata cookie lan butter kacang, lenga bakal migrasi menyang lapisan njaba coklat, nggawe coklat lengket lan nyebabake "frost mbalikke" fenomena, nanging materi njero bakal garing metu, asil ing owah rasane. Nambahake lapisan bahan kemasan film sing bisa ditonton kanthi fungsi penghalang pelumas bisa ngatasi masalah iki [94].
Nelson et al. nggunakake film edible methylcellulose kanggo nutupi permen sing ngemot pirang-pirang lipid lan nuduhake permeabilitas lipid sing sithik banget, saéngga nyegah fenomena frosting ing coklat [95]. Meyers ngaplikasi lapisan hidrogel-lilin bilayer sing bisa ditonton kanggo permen karet, sing bisa nambah adhesi, nyuda volatilisasi banyu, lan ndawakake umur simpan [21]. Banyu sing disiapake dening Fadini dkk. Film komposit edible butter decollagen-cocoa ditliti babagan sifat mekanik lan permeabilitas banyu, lan digunakake minangka lapisan kanggo produk coklat kanthi asil sing apik [96].
1.1.4 Film Edible Berbasis Selulosa
Film edible adhedhasar selulosa minangka jinis film sing bisa ditonton sing digawe saka selulosa sing paling akeh lan turunan ing alam minangka bahan baku utama. Film sing bisa ditonton adhedhasar selulosa ora ana ambune lan ora enak, lan nduweni kekuatan mekanik sing apik, sifat penghalang minyak, transparansi, keluwesan lan sifat penghalang gas sing apik. Nanging, amarga sifat hidrofilik selulosa, resistensi saka film edible adhedhasar selulosa yaiku Kinerja banyu umume relatif kurang [82, 97-99].
Film sing bisa ditonton adhedhasar selulosa sing digawe saka bahan limbah ing produksi industri panganan bisa entuk film kemasan sing bisa ditonton kanthi kinerja sing apik, lan bisa nggunakake maneh bahan sampah kanggo nambah nilai tambah produk. Ferreira et al. wêdakakêna ampas woh lan sayuran dicampur karo wêdakakêna kulit kentang kanggo nyiapake film komposit sing bisa ditonton adhedhasar selulosa, lan ditrapake ing lapisan hawthorn kanggo njaga kesegaran, lan entuk asil sing apik [62]. Tan Huizi et al. nggunakake serat dietary sing diekstrak saka ampas kacang minangka bahan dhasar lan nambahake jumlah pengental tartamtu kanggo nyiyapake film sing bisa ditonton saka serat kedelai, sing nduweni sifat mekanik sing apik lan sifat penghalang [100], sing utamane digunakake kanggo kemasan bumbu mie panganan cepet. , iku trep lan nutritious kanggo dissolve paket materi langsung ing banyu panas.
Turunan selulosa sing larut banyu, kayata metil selulosa (MC), karboksimetil selulosa (CMC) lan hidroksipropil metil selulosa (HPMC), bisa mbentuk matriks sing terus-terusan lan umume digunakake ing pangembangan lan riset film sing bisa ditonton. Xiao Naiyu et al. digunakake MC minangka landasan film-mbentuk utama, ditambahake poliethelin glikol lan kalsium klorida lan bahan tambahan liyane, nyiapake MC edible film dening casting cara, lan Applied kanggo pengawetan saka olecranon, kang bisa prolong tutuk olecranon. Umur simpan persik yaiku 4,5 dina [101]. Esmaeili et al. disiapake MC edible film dening casting lan Applied menyang lapisan microcapsules lenga atsiri tanduran. Asil kasebut nuduhake yen film MC nduweni efek pamblokiran lenga sing apik lan bisa ditrapake ing kemasan panganan kanggo nyegah karusakan asam lemak [102]. Tian et al. film edible MC sing diowahi kanthi asam stearat lan asam lemak tak jenuh, sing bisa ningkatake sifat pamblokiran banyu saka film sing bisa ditonton MC [103]. Lai Fengying et al. nyinaoni efek jinis pelarut ing proses pambentukan film saka MC edible film lan sifat penghalang lan sifat mekanik saka film sing bisa dipangan [104].
Membran CMC duweni sifat penghalang sing apik kanggo O2, CO2 lan lenga, lan akeh digunakake ing bidang pangan lan obat [99]. Bifani et al. nyiapake membran CMC lan nyinaoni efek ekstrak godhong ing sifat alangi banyu lan sifat penghalang gas saka membran. Asil nuduhake yen tambahan saka ekstrak rwaning bisa Ngartekno nambah Kelembapan lan sipat alangi oksigen saka membran, nanging ora kanggo CO2. Properti penghalang ana hubungane karo konsentrasi ekstrak [105]. de Moura et al. nanopartikel chitosan dikiataken film CMC, lan sinau stabilitas termal, mechanical lan kelarutan banyu saka film komposit. Asil kasebut nuduhake yen nanopartikel kitosan bisa ningkatake sifat mekanik lan stabilitas termal film CMC kanthi efektif. Jinis [98]. Ghanbarzadeh et al. nyiapake film edible CMC lan nyinaoni efek gliserol lan asam oleat ing sifat fisikokimia film CMC. Asil kasebut nuduhake manawa sifat penghalang film kasebut saya apik, nanging sifat mekanik lan transparansi mudhun [99]. Cheng et al. nyiapake film komposit edible karboksimetil selulosa-konjac glukomanan, lan nyinaoni efek minyak sawit marang sifat fisikokimia saka film komposit. Asil kasebut nuduhake manawa mikrosfer lipid sing luwih cilik bisa nambah film komposit kanthi signifikan. Hidrofobik permukaan lan kelengkungan saluran permeasi molekul banyu bisa ningkatake kinerja penghalang kelembapan membran [106].
HPMC nduweni sifat pembentuk film sing apik, lan film kasebut fleksibel, transparan, ora ana warna lan ora ana ambune, lan nduweni sifat penghalang lenga sing apik, nanging sifat mekanik lan pamblokiran banyu kudu ditingkatake. Sinau dening Zuniga et al. nuduhake yen microstructure awal lan stabilitas saka HPMC film-mbentuk solusi bisa Ngartekno mengaruhi lumahing lan struktur internal film, lan cara tetesan lenga ngetik sak tatanan saka struktur film bisa Ngartekno mengaruhi transmitansi cahya lan lumahing aktivitas saka wayang. Penambahan agen kasebut bisa ningkatake stabilitas solusi pembentuk film, sing uga mengaruhi struktur permukaan lan sifat optik film, nanging sifat mekanik lan permeabilitas udara ora suda [107]. Klangmuang et al. digunakake lempung lan lilin tawon sing diowahi sacara organik kanggo nambah lan ngowahi film sing bisa ditonton HPMC kanggo nambah sifat mekanik lan sifat penghalang film HPMC. Panliten kasebut nuduhake yen sawise modifikasi beeswax lan lempung, sifat mekanik edible film HPMC padha karo edible film. Kinerja komponen kelembapan wis apik [108]. Dogan et al. nyiapake film sing bisa ditonton HPMC, lan nggunakake selulosa microcrystalline kanggo nambah lan ngowahi film HPMC, lan nyinaoni permeabilitas banyu lan sifat mekanik film kasebut. Asil kasebut nuduhake yen sifat penghalang kelembapan saka film sing dimodifikasi ora owah sacara signifikan. , nanging sifat mekanike wis apik banget [109]. Choi et al. nambahake godhong oregano lan minyak esensial bergamot menyang matriks HPMC kanggo nyiapake film komposit sing bisa ditonton, lan ditrapake kanggo pengawetan lapisan saka plum seger. Panliten kasebut nuduhake manawa film komposit sing bisa ditonton kanthi efektif bisa nyandhet ambegan plum, nyuda produksi etilena, nyuda tingkat bobote, lan ningkatake kualitas plum [110]. Esteghlal et al. campuran HPMC karo gelatin kanggo nyiapake film komposit edible lan sinau film komposit edible. Sifat fisikokimia, sifat mekanik lan kompatibilitas gelatin HPMC nuduhake yen sifat tarik film komposit gelatin HPMC ora owah sacara signifikan, sing bisa digunakake kanggo nyiapake kapsul obat [111]. Villacres et al. nyinaoni sifat mekanik, sifat penghalang gas lan sifat antibakteri saka film komposit edible pati HPMC-singkong. Asil kasebut nuduhake yen film komposit nduweni sifat penghalang oksigen sing apik lan efek antibakteri [112]. Byun et al. nyiapake membran komposit shellac-HPMC, lan sinau efek saka jinis pengemulsi lan konsentrasi shellac ing membran komposit. Emulsifier nyuda sifat pamblokiran banyu saka membran komposit, nanging sifat mekanike ora suda sacara signifikan; Kajaba saka shellac nemen nambah stabilitas termal saka membran HPMC, lan efek tambah karo nambah konsentrasi shellac [113].
1.1.5 Film Edible adhedhasar Pati
Pati minangka polimer alami kanggo nyiapake film sing bisa ditonton. Nduweni kaluwihan saka sumber sing amba, rega murah, biokompatibilitas lan nilai nutrisi, lan akeh digunakake ing industri panganan lan farmasi [114-117]. Bubar, riset babagan film edible pati murni lan film komposit edible basis pati kanggo panyimpenan lan pengawetan panganan wis muncul siji-sijine [118]. Pati amilosa sing dhuwur lan pati sing dimodifikasi hidroksipropilasi minangka bahan utama kanggo nyiapake film sing bisa ditonton adhedhasar pati [119]. Retrogradasi pati minangka alesan utama kanggo kemampuan kanggo mbentuk film. Sing luwih dhuwur isi amilosa, ikatan intermolecular sing luwih kenceng, luwih gampang kanggo ngasilake retrogradasi, lan luwih apik sifat pembentuk film, lan kekuatan tarik pungkasan film kasebut. luwih gedhe. Amylose bisa nggawe film larut banyu kanthi permeabilitas oksigen sing kurang, lan sifat penghalang film amilosa dhuwur ora bakal suda ing lingkungan suhu dhuwur, sing bisa nglindhungi panganan sing dikemas kanthi efektif [120].
Film sing bisa ditonton pati, ora ana warna lan ora ana ambune, nduweni transparansi sing apik, kelarutan banyu lan sifat penghalang gas, nanging nuduhake hidrofilik sing relatif kuwat lan sifat penghalang kelembapan sing kurang, mula utamane digunakake ing kemasan oksigen pangan lan penghalang minyak [121-123]. Kajaba iku, membran adhedhasar pati rentan kanggo tuwa lan retrogradasi, lan sifat mekanike relatif kurang [124]. Kanggo ngatasi kekurangan ing ndhuwur, pati bisa diowahi kanthi cara fisik, kimia, enzimatik, genetik lan aditif kanggo nambah sifat film edible adhedhasar pati [114].
Zhang Zhengmao et al. nggunakake film edible pati ultra-apik kanggo nutupi stroberi lan nemokake manawa bisa nyuda mundhut banyu kanthi efektif, nundha nyuda isi gula sing larut, lan kanthi efektif nambah wektu panyimpenan stroberi [125]. Garcia et al. pati sing dimodifikasi kanthi rasio rantai sing beda kanggo entuk cairan pembentuk film pati sing diowahi, sing digunakake kanggo pengawetan film lapisan strawberry seger. Tingkat lan tingkat bosok luwih apik tinimbang klompok sing ora dilapisi [126]. Ghanbarzadeh et al. pati sing diowahi kanthi ikatan silang asam sitrat lan dipikolehi film pati modifikasi sing diowahi sacara kimia. Panaliten wis nuduhake yen sawise modifikasi cross-linking, sifat penghalang kelembapan lan sifat mekanik saka film pati wis apik [127]. Gao Qunyu et al. nindakake perawatan hidrolisis enzimatik pati lan entuk film sing bisa ditonton pati, lan sifat mekanik kayata kekuatan tarik, elongasi lan resistensi lempitan tambah, lan kinerja penghalang kelembapan mundhak kanthi nambah wektu tumindak enzim. Ngartekno apik [128]. Parra et al. nambahake agen cross-linking menyang pati tapioka kanggo nyiapake film sing bisa ditonton kanthi sifat mekanik sing apik lan tingkat transmisi uap banyu sing sithik [129]. Fonseca et al. nggunakake natrium hipoklorit kanggo ngoksidasi pati kentang lan nyiapake film sing bisa ditonton saka pati teroksidasi. Panaliten kasebut nuduhake manawa tingkat transmisi uap banyu lan kelarutan banyu suda sacara signifikan, sing bisa ditrapake ing kemasan panganan aktivitas banyu dhuwur [130].
Nggabungake pati karo polimer lan plasticizer sing bisa ditonton liyane minangka cara penting kanggo nambah sifat film sing bisa ditonton adhedhasar pati. Saiki, polimer kompleks sing umum digunakake yaiku koloid hidrofilik, kayata pektin, selulosa, polisakarida rumput laut, kitosan, karagenan lan gum xanthan [131].
Maria Rodriguez et al. nggunakake pati kentang lan plasticizers utawa surfaktan minangka bahan utama kanggo nyiyapake film edible adhedhasar pati, nuduhake yen plasticizers bisa nambah keluwesan film lan surfaktan bisa nyuda stretchability film [132]. Santana et al. nggunakake nanofibers kanggo nambah lan ngowahi film sing bisa ditonton pati singkong, lan entuk film komposit edible berbasis pati kanthi sifat mekanik sing luwih apik, sifat penghalang, lan stabilitas termal [133]. Azevedo et al. protein whey compounded karo pati termoplastik kanggo nyiapake materi film seragam, nuduhake yen whey protein lan pati termoplastik duwe adhesion antarmuka kuwat, lan protein whey bisa Ngartekno nambah kasedhiyan pati. Water-blocking lan sifat mekanik saka film sing bisa ditonton [134]. Edhirej et al. nyiapake film edible berbasis tepung tapioka, lan nyinaoni efek plasticizer ing struktur fisik lan kimia, sifat mekanik lan sifat termal film kasebut. Asil nuduhake yen jinis lan konsentrasi plasticizer bisa mengaruhi film pati tapioka. Dibandhingake karo plasticizers liyane kayata urea lan triethylene glycol, pektin duweni efek plasticizing paling apik, lan film pati pectin-plasticized nduweni sifat ngalangi banyu apik [135]. Saberi et al. pati kacang polong, guar gum lan gliserin digunakake kanggo nyiapake film komposit sing bisa ditonton. Asil kasebut nuduhake yen pati kacang polong nduweni peran utama ing ketebalan film, kepadatan, kohesi, permeabilitas banyu lan kekuatan tarik. Guar gum Bisa mengaruhi kekuatan tarik lan modulus elastis membran, lan gliserol bisa nambah keluwesan membran [136]. Ji et al. chitosan majemuk lan pati jagung, lan ditambahake nanopartikel kalsium karbonat kanggo nyiapake film antibakteri adhedhasar pati. Panliten kasebut nuduhake yen ikatan hidrogen antarmolekul dibentuk ing antarane pati lan kitosan, lan sifat mekanik film kasebut lan sifat antibakteri meningkat [137]. Meira et al. film antibakteri sing bisa ditonton pati jagung sing ditingkatake lan dimodifikasi kanthi nanopartikel kaolin, lan sifat mekanik lan termal saka film komposit wis apik, lan efek antibakteri ora kena pengaruh [138]. Ortega-Toro et al. nambahake HPMC ing pati lan nambah asam sitrat kanggo nyiyapake film sing bisa ditonton. Panaliten kasebut nuduhake yen tambahan HPMC lan asam sitrat bisa kanthi efektif nyandhet penuaan pati lan nyuda permeabilitas banyu saka film sing bisa ditonton, nanging sifat-sifat penghalang oksigen mudhun [139].
1.2 Hidrogel polimer
Hidrogel minangka kelas polimer hidrofilik kanthi struktur jaringan telung dimensi sing ora larut ing banyu nanging bisa dadi gedhe dening banyu. Secara makroskopis, hidrogel nduweni wujud sing pasti, ora bisa mili, lan minangka zat padhet. Sacara mikroskopis, molekul sing larut ing banyu bisa disebarake ing macem-macem wujud lan ukuran ing hidrogel lan nyebar kanthi tingkat difusi sing beda-beda, saengga hidrogel nuduhake sifat-sifat solusi. Struktur internal hidrogel nduweni kekuwatan sing winates lan gampang rusak. Iku ing negara antarane ngalangi lan Cairan. Wis kelenturan padha kanggo ngalangi, lan cetha beda saka padhet nyata.
1.2.1 Ringkesan hidrogel polimer
1.2.1.1 Klasifikasi hidrogel polimer
Hidrogel polimer minangka struktur jaringan telung dimensi sing dibentuk kanthi ikatan silang fisik utawa kimia antarane molekul polimer [143-146]. Iku nyerep jumlah gedhe saka banyu ing banyu kanggo swell dhewe, lan ing wektu sing padha, bisa njaga struktur telung dimensi lan ora larut ing banyu. banyu.
Ana akeh cara kanggo klasifikasi hidrogel. Adhedhasar bedane sifat-sifat silang, bisa dipérang dadi gel fisik lan gel kimia. Gel fisik dibentuk dening ikatan hidrogen sing relatif lemah, ikatan ion, interaksi hidrofobik, gaya van der Waals lan keterlibatan fisik antarane rantai molekul polimer lan pasukan fisik liyane, lan bisa diowahi dadi solusi ing lingkungan njaba sing beda. Iki diarani gel sing bisa dibalik; gel kimia biasane struktur jaringan telung dimensi permanen sing dibentuk kanthi ngubungake ikatan kimia kayata ikatan kovalen ing ngarsane panas, cahya, inisiator, lan liya-liyane. Sawise gel dibentuk, ora bisa dibatalake lan permanen, uga dikenal Kanggo condensate bener [147-149]. Gel fisik umume ora mbutuhake modifikasi kimia lan nduweni keracunan sing sithik, nanging sifat mekanike relatif kurang lan angel nahan stres eksternal sing gedhe; gel kimia umume nduweni stabilitas lan sifat mekanik sing luwih apik.
Adhedhasar macem-macem sumber, hidrogel bisa dipérang dadi hidrogel polimer sintetik lan hidrogel polimer alami. Hidrogel polimer sintetis yaiku hidrogel sing dibentuk kanthi polimerisasi kimia polimer sintetik, utamane kalebu asam polyacrylic, polyvinyl acetate, polyacrylamide, polietilen oksida, lan liya-liyane; hidrogel polimer alam yaiku hidrogel polimer sing dibentuk kanthi ngubungake polimer alam kayata polisakarida lan protein ing alam, kalebu selulosa, alginat, pati, agarose, asam hialuronat, gelatin, lan kolagen [6, 7, 150], 151). Hidrogel polimer alami biasane nduweni karakteristik sumber sing amba, rega murah lan keracunan sing murah, lan hidrogel polimer sintetik umume gampang diproses lan ngasilake akeh.
Adhedhasar respon sing beda kanggo lingkungan njaba, hidrogel uga bisa dipérang dadi hidrogel tradisional lan hidrogel cerdas. Hidrogel tradisional relatif ora sensitif marang owah-owahan ing lingkungan njaba; hidrogel pinter bisa ngrasakake owah-owahan cilik ing lingkungan njaba lan ngasilake owah-owahan sing cocog ing struktur fisik lan sifat kimia [152-156]. Kanggo hidrogel sing sensitif suhu, volume diganti karo suhu lingkungan. Biasane, hidrogel polimer kasebut ngemot gugus hidrofilik kayata hidroksil, eter lan amida utawa gugus hidrofobik kayata metil, etil lan propil. Suhu lingkungan njaba bisa mengaruhi interaksi hidrofilik utawa hidrofobik antarane molekul gel, ikatan hidrogen lan interaksi antarane molekul banyu lan rantai polimer, saéngga mengaruhi keseimbangan sistem gel. Kanggo hidrogel sing sensitif pH, sistem kasebut biasane ngemot gugus modifikasi asam-basa kayata gugus karboksil, gugus asam sulfonat utawa gugus amino. Ing lingkungan pH sing ganti, klompok kasebut bisa nyerep utawa ngeculake proton, ngganti ikatan hidrogen ing gel lan beda antarane konsentrasi ion internal lan eksternal, sing nyebabake owah-owahan volume gel. Kanggo medan listrik, medan magnet lan hidrogel sing sensitif cahya, padha ngemot gugus fungsi kayata polielektrolit, oksida logam, lan gugus fotosensitif. Ing rangsangan eksternal sing beda, suhu sistem utawa derajat ionisasi diganti, banjur volume gel diganti kanthi prinsip sing padha karo suhu utawa hidrogel sensitif pH.
Adhedhasar prilaku gel sing beda, hidrogel bisa dipérang dadi gel sing diakibatake kadhemen lan gel sing diakibatake termal [157]. Gel kadhemen, diarani minangka gel kadhemen kanggo cendhak, minangka makromolekul sing ana ing wangun gulungan acak ing suhu dhuwur. Sajrone proses pendinginan, amarga tumindak ikatan hidrogen antarmolekul, pecahan heliks dibentuk kanthi bertahap, saéngga ngrampungake proses saka solusi. Transisi menyang gel [158]; gel termo-mlebu, diarani minangka gel termal, iku sawijining makromolekul ing negara solusi ing suhu kurang. Sajrone proses pemanasan, struktur jaringan telung dimensi dibentuk liwat interaksi hidrofobik, lan liya-liyane, saéngga ngrampungake transisi gelation [159], 160].
Hidrogel uga bisa dipérang dadi hidrogel homopolimer, hidrogel kopolimerisasi lan hidrogel jaringan interpenetrasi adhedhasar sifat jaringan sing beda, hidrogel mikroskopis lan hidrogel makroskopik adhedhasar ukuran gel sing beda, lan sifat biodegradasi. Dipérang dadi hidrogel sing bisa didegradasi lan hidrogel sing ora bisa diurai.
1.2.1.2 Aplikasi saka hidrogel polimer alam
Hidrogel polimer alam nduweni karakteristik biokompatibilitas sing apik, keluwesan sing dhuwur, sumber sing akeh, sensitivitas kanggo lingkungan, penylametan banyu sing dhuwur lan keracunan sing kurang, lan akeh digunakake ing biomedicine, pangolahan panganan, perlindungan lingkungan, produksi pertanian lan kehutanan lan wis akeh digunakake. digunakake ing industri lan lapangan liyane [142, 161-165].
Aplikasi hidrogel polimer alami ing lapangan sing gegandhengan karo biomedis. Hidrogel polimer alam nduweni biokompatibilitas sing apik, biodegradabilitas, lan ora ana efek samping beracun, saengga bisa digunakake minangka dressing tatu lan langsung ngubungi jaringan manungsa, sing bisa nyuda invasi mikroorganisme ing vitro kanthi efektif, nyegah mundhut cairan awak, lan ngidini oksigen. kanggo ngliwati. Ningkatake penyembuhan tatu; bisa digunakake kanggo nyiapake lensa kontak, kanthi kaluwihan nyandhang nyaman, permeabilitas oksigen sing apik, lan perawatan tambahan kanggo penyakit mata [166, 167]. Polimer alam padha karo struktur jaringan urip lan bisa melu ing metabolisme normal awak manungsa, mula hidrogel kasebut bisa digunakake minangka bahan scaffold rekayasa jaringan, ndandani balung rawan rekayasa jaringan, lan liya-liyane. Perancah rekayasa jaringan bisa diklasifikasikake dadi pra- scaffolds wangun lan injeksi-nyetak. Stent pra-nyetak nggunakake banyu struktur jaringan telung dimensi khusus saka gel mbisakake kanggo muter peran ndhukung tartamtu ing jaringan biologi nalika nyediakake papan wutah tartamtu lan cukup kanggo sel, lan uga bisa ngindhuksi wutah sel, diferensiasi, lan degradasi lan panyerepan dening awak manungsa [168]. Stent cetakan injeksi nggunakake prilaku transisi fase hidrogel kanggo mbentuk gel kanthi cepet sawise disuntikake ing negara solusi sing mili, sing bisa nyuda rasa nyeri pasien [169]. Sawetara hidrogel polimer alam sing sensitif lingkungan, mula digunakake minangka bahan rilis sing dikontrol obat-obatan, supaya obat-obatan sing dibungkus ing njero bisa diluncurake menyang bagean awak manungsa kanthi cara sing tepat lan kuantitatif, nyuda racun lan sisih. efek saka obatan ing awak manungsa [170].
Aplikasi hidrogel polimer alami ing lapangan sing gegandhengan karo panganan. Hidrogel polimer alami minangka bagéyan penting saka dhaharan telung dina, kayata sawetara panganan cuci mulut, permen, pengganti daging, yogurt lan es krim. Asring digunakake minangka aditif pangan ing komoditas pangan, sing bisa nambah sifat fisik lan menehi rasa alus. Contone, digunakake minangka thickener ing soups lan sauces, minangka emulsifier ing jus, lan minangka agen suspending. Ing ombenan susu, minangka agen gelling ing puding lan aspics, minangka agen klarifikasi lan stabilizer umpluk ing bir, minangka inhibitor syneresis ing keju, minangka binder ing sosis, minangka retrogradation pati Inhibitor digunakake ing roti lan mentega [171-174]. ]. Saka Buku Pegangan Aditif Pangan, bisa dideleng manawa akeh hidrogel polimer alam sing disetujoni minangka aditif panganan kanggo pangolahan panganan [175]. Hidrogel polimer alam digunakake minangka fortifier nutrisi ing pangembangan produk kesehatan lan panganan fungsional, kayata serat dietary, digunakake ing produk bobot mundhut lan produk anti-sembelit [176, 177]; minangka prebiotik, digunakake ing produk lan produk perawatan kesehatan kolon kanggo nyegah kanker usus besar [178]; hidrogel polimer alam bisa digawe dadi lapisan utawa film sing bisa ditonton utawa bisa didegradasi, sing bisa digunakake ing bahan kemasan panganan, kayata pengawetan woh lan sayuran, kanthi nutupi woh-wohan lan sayuran Ing permukaan, bisa ndawakake umur simpan woh-wohan lan sayuran lan supaya woh-wohan lan sayuran seger lan lembut; uga bisa digunakake minangka bahan kemasan kanggo panganan penak kayata sosis lan bumbu kanggo nggampangake ngresiki [179, 180].
Aplikasi hidrogel polimer alam ing lapangan liyane. Ing babagan kabutuhan saben dina, bisa ditambahake ing perawatan kulit krim utawa kosmetik, sing ora mung bisa nyegah prodhuk saka garing ing panyimpenan, nanging uga moisturizing lan moisturizing kulit tahan; bisa digunakake kanggo gaya, moisturizing lan alon release saka wewangen ing dandanan kaendahan; Bisa digunakake kanggo kabutuhan saben dina kayata handuk kertas lan popok [181]. Ing tetanèn, bisa digunakake kanggo nolak kahanan garing lan kurang banyu lan nglindhungi tunas lan nyuda intensitas tenaga kerja; minangka agen lapisan kanggo wiji tanduran, bisa nambah tingkat germination wiji; nalika digunakake ing transplantasi seedling, bisa nambah tingkat kaslametané tunas; pestisida, nambah pemanfaatan lan nyuda polusi [182, 183]. Ing babagan lingkungan, digunakake minangka flokulan lan adsorben kanggo perawatan limbah sing asring ngemot ion logam abot, senyawa aromatik lan pewarna kanggo nglindhungi sumber banyu lan ningkatake lingkungan [184]. Ing industri, digunakake minangka agen dehidrasi, pelumas pengeboran, bahan pembungkus kabel, bahan penyegel lan agen panyimpenan kadhemen, lsp [185].
1.2.2 Termogel hidroksipropil metilselulosa
Selulosa minangka senyawa makromolekul alami sing wis ditliti paling awal, nduweni hubungan sing paling cedhak karo manungsa, lan paling akeh ing alam. Umume ana ing tanduran, ganggang lan mikroorganisme sing luwih dhuwur [186, 187]. Selulosa wis mboko sithik narik kawigatosan sing nyebar amarga sumber sing amba, rega murah, bisa dianyari, biodegradable, aman, ora beracun, lan biokompatibilitas apik [188].
1.2.2.1 Selulosa lan turunan eter
Selulosa minangka polimer rantai panjang linier sing dibentuk saka sambungan unit struktural D-anhidroglukosa liwat ikatan glikosidik β-1,4 [189-191]. ora larut. Kajaba siji gugus pungkasan ing saben pungkasan rantai molekul, ana telung gugus hidroksil polar ing saben unit glukosa, sing bisa mbentuk akeh ikatan hidrogen intramolekul lan intermolekul ing kahanan tartamtu; lan selulosa minangka struktur polisiklik, lan rantai molekul semi-kaku. Rantai, kristalinitas dhuwur, lan struktur reguler banget, saengga nduweni karakteristik polimerisasi sing dhuwur, orientasi molekul sing apik, lan stabilitas kimia [83, 187]. Amarga rantai selulosa ngemot akeh gugus hidroksil, bisa diowahi sacara kimia kanthi macem-macem cara kayata esterifikasi, oksidasi, lan eterifikasi kanggo entuk turunan selulosa kanthi sifat aplikasi sing apik [192, 193].
Derivatif selulosa minangka salah sawijining produk sing diteliti lan diprodhuksi paling awal ing bidang kimia polimer. Iki minangka bahan kimia polimer sing apik kanthi macem-macem panggunaan, sing diowahi sacara kimia saka selulosa polimer alami. Antarane wong-wong mau, eter selulosa akeh digunakake. Iki minangka salah sawijining bahan mentah kimia sing paling penting ing aplikasi industri [194].
Ana macem-macem jinis eter selulosa, kabeh umume nduweni sifat unik lan apik banget, lan wis akeh digunakake ing pirang-pirang lapangan kayata panganan lan obat-obatan [195]. MC minangka jinis eter selulosa sing paling gampang kanthi gugus metil. Kanthi Tambah saka jurusan substitusi, iku bisa dipun bibaraken ing solusi alkalin encer, banyu, alkohol lan pelarut hidrokarbon gondho siji, nuduhake sifat gel termal unik. [196]. CMC minangka eter selulosa anionik sing dipikolehi saka selulosa alam kanthi alkalisasi lan acidifikasi.
Iki minangka eter selulosa sing paling akeh digunakake lan digunakake, sing larut ing banyu [197]. HPC, eter selulosa hidroksialkil sing diduweni dening selulosa alkalizing lan etherifying, nduweni termoplastik sing apik lan uga nuduhake sifat gel termal, lan suhu gel kasebut kena pengaruh sacara signifikan dening tingkat substitusi hidroksipropil [198]. HPMC, eter campuran sing penting, uga nduweni sifat gel termal, lan sifat gel kasebut ana hubungane karo rong substituen lan rasio [199].
1.2.2.2 Struktur hidroksipropil metilselulosa
Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), struktur molekul ditampilake ing Figure 1-3, minangka selulosa campuran selulosa non-ionik sing larut ing banyu. Reaksi eterifikasi metil klorida lan propilen oksida ditindakake kanggo entuk [200,201], lan persamaan reaksi kimia ditampilake ing Gambar 1-4.
Ana hidroksi propoksi (-[OCH2CH(CH3)] n OH), methoxy (-OCH3) lan gugus hidroksil unreacted ing unit struktural HPMC ing wektu sing padha, lan kinerja minangka bayangan saka tumindak peserta saka macem-macem kelompok. [202]. Rasio antarane rong substituen ditemtokake dening rasio massa saka rong agen eterifikasi, konsentrasi lan massa natrium hidroksida, lan rasio massa agen eterifikasi per unit massa selulosa [203]. Hydroxy propoxy minangka gugus aktif, sing bisa dialkilasi luwih lanjut lan dialkilasi hidroksi; klompok iki klompok hidrofilik karo chain dawa-branched, kang muter peran tartamtu ing plasticizing nang chain. Methoxy minangka klompok tutup pungkasan, sing ndadékaké inaktivasi situs reaksi iki sawisé reaksi; klompok iki minangka klompok hidrofobik lan nduweni struktur sing relatif cendhak [204, 205]. Gugus hidroksil sing ora direaksi lan mentas dienal bisa terus diganti, nyebabake struktur kimia final sing rada rumit, lan sifat HPMC beda-beda ing sawetara tartamtu. Kanggo HPMC, jumlah substitusi sing cilik bisa nggawe sifat fisikokimia sing beda banget [206], contone, sifat fisikokimia saka methoxy dhuwur lan hidroksipropil HPMC kurang cedhak karo MC; Kinerja HPMC cedhak karo HPC.
1.2.2.3 Sifat-sifat hidroksipropil metilselulosa
(1) Thermogelability saka HPMC
Rantai HPMC nduweni ciri hidrasi-dehidrasi sing unik amarga introduksi gugus hidrofobik-metil lan hidrofilik-hidroksipropil. Iku mboko sithik ngalami konversi gelation nalika digawe panas, lan bali menyang negara solusi sawise cooling. Yaiku, nduweni sifat gel sing diakibatake kanthi termal, lan fenomena gelasi minangka proses sing bisa dibalik nanging ora padha.
Babagan mekanisme gelation saka HPMC, iku digunakake digunakake ing Suhu ngisor (ing ngisor suhu gelation), HPMC ing solusi lan molekul banyu polar kaiket bebarengan dening ikatan hidrogen kanggo mbentuk A supaya disebut-"birdcage" -kaya struktur supramolecular. Ana sawetara entanglements prasaja antarane chain molekul saka HPMC hydrated, liyane saka iku, ana sawetara interaksi liyane. Nalika suhu mundhak, HPMC pisanan nyerep energi kanggo break ikatan hidrogen intermolecular antarane molekul banyu lan molekul HPMC, ngancurake struktur molekul kandhang-kaya, mboko sithik ilang banyu kaiket ing chain molekul, lan mbabarake hydroxypropyl lan methoxy kelompok. Nalika suhu terus mundhak (tekan suhu gel), molekul HPMC mboko sithik mbentuk struktur jaringan telung dimensi liwat asosiasi hidrofobik, gel HPMC pungkasane mbentuk [160, 207, 208].
Penambahan garam anorganik nduweni pengaruh marang suhu gel HPMC, sawetara nyuda suhu gel amarga fenomena salting out, lan liyane nambah suhu gel amarga fenomena disolusi uyah [209]. Kanthi tambahan uyah kayata NaCl, fenomena salting metu lan suhu gel HPMC mudhun [210, 211]. Sawise uyah ditambahake menyang HPMC, molekul banyu luwih cenderung gabung karo ion uyah, supaya ikatan hidrogen ing antarane molekul banyu lan HPMC rusak, lapisan banyu ing sekitar molekul HPMC dikonsumsi, lan molekul HPMC bisa dibebasake kanthi cepet. hidrofobik. Asosiasi, suhu pembentukan gel mboko sithik mudhun. Kosok baline, nalika uyah kayata NaSCN ditambahake, fenomena pembubaran uyah kedadeyan lan suhu gel HPMC mundhak [212]. Urutan efek penurunan anion ing suhu gel yaiku: SO42− > S2O32− > H2PO4− > F− > Cl− > Br− > NO3−> I− > ClO4− > SCN− , urutan kation ing kenaikan suhu gel yaiku: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [213].
Nalika sawetara molekul cilik organik kayata alkohol monohydric sing ngemot gugus hidroksil ditambahake, suhu gel mundhak kanthi nambah jumlah tambahan, nuduhake nilai maksimum lan banjur mudhun nganti pemisahan fase kedadeyan [214, 215]. Iki utamané amarga bobot molekul cilik, kang iso dibandhingke karo molekul banyu ing urutan gedhene, lan bisa entuk miscibility tingkat molekul sawise compounding.
(2) Kelarutan HPMC
HPMC nduweni sifat larut banyu panas lan larut banyu adhem padha karo MC, nanging bisa dipérang dadi jinis dispersi kadhemen lan jinis dispersi panas miturut kelarutan banyu sing beda [203]. HPMC kadhemen-kasebar bisa cepet buyar ing banyu ing banyu kadhemen, lan viskositas mundhak sawise sawetara wektu, lan iku saestu dipun bibaraken ing banyu; panas-dispersed HPMC, ing nalisir, nuduhake agglomeration nalika nambah banyu ing suhu ngisor, nanging luwih angel kanggo nambah. Ing banyu suhu dhuwur, HPMC bisa cepet buyar, lan viskositas mundhak sawise suhu sudo, dadi solusi banyu HPMC nyata. Kelarutan HPMC ing banyu ana hubungane karo isi gugus methoxy, sing ora larut ing banyu panas ing ndhuwur 85 °C, 65 °C lan 60 °C saka dhuwur nganti kurang. Umumé, HPMC ora larut ing pelarut organik kayata aseton lan kloroform, nanging larut ing larutan banyu etanol lan solusi organik campuran.
(3) Toleransi uyah HPMC
Sifat non-ion saka HPMC ndadekake ora bisa diionisasi ing banyu, supaya ora bakal reaksi karo ion logam kanggo precipitate. Nanging, tambahan uyah bakal mengaruhi suhu ing gel HPMC dibentuk. Nalika konsentrasi uyah mundhak, suhu gel HPMC mudhun; nalika konsentrasi uyah luwih murah tinimbang titik flokulasi, viskositas solusi HPMC bisa tambah, saéngga ing aplikasi, tujuan thickening bisa digayuh kanthi nambah jumlah uyah sing cocog [210, 216].
(4) Asam lan alkali resistance saka HPMC
Umumé, HPMC nduweni stabilitas asam-basa sing kuwat lan ora kena pengaruh pH ing pH 2-12. HPMC nuduhake resistance kanggo tingkat tartamtu saka asam encer, nanging nuduhake cenderung kanggo ngurangi viskositas kanggo asam klempakan; alkali duweni efek cilik, nanging bisa nambah rada lan banjur nyuda viskositas solusi kanthi alon [217, 218].
(5) Faktor pengaruh viskositas HPMC
HPMC punika pseudoplastik, solusi punika stabil ing suhu kamar, lan viskositas dipengaruhi dening bobot molekul, konsentrasi lan suhu. Ing konsentrasi sing padha, sing luwih dhuwur bobot molekul HPMC, sing luwih dhuwur viskositas; kanggo produk bobot molekul sing padha, sing luwih dhuwur konsentrasi HPMC, sing luwih dhuwur viskositas; viskositas produk HPMC nyuda kanthi kenaikan suhu, lan tekan suhu pembentukan gel, kanthi viskositas dadakan mundhak amarga gelation [9, 219, 220].
(6) Sipat liyane saka HPMC
HPMC nduweni resistance kuwat kanggo enzim, lan resistance kanggo enzim mundhak kanthi tingkat substitusi. Mulane, produk kasebut nduweni kualitas sing luwih stabil sajrone panyimpenan tinimbang produk gula liyane [189, 212]. HPMC nduweni sifat emulsi tartamtu. Kelompok methoxy hidrofobik bisa diserap ing permukaan fase minyak ing emulsi kanggo mbentuk lapisan adsorpsi sing kandel, sing bisa dadi lapisan pelindung; gugus hidroksil larut banyu bisa digabungake karo banyu kanggo nambah fase sing terus-terusan. Viskositas, nyegah coalescence saka fase dispersed, nyuda tegangan permukaan, lan stabil emulsion [221]. HPMC bisa dicampur karo polimer larut banyu kayata gelatin, metilselulosa, permen karet kacang belalang, karagenan lan gum arab kanggo mbentuk solusi sing seragam lan transparan, lan uga bisa dicampur karo plasticizer kayata gliserin lan polietilen glikol. [200, 201, 214].
1.2.2.4 Masalah sing ana ing aplikasi hydroxypropyl methylcellulose
Kaping pisanan, rega dhuwur mbatesi aplikasi HPMC sing akeh. Sanajan film HPMC nduweni transparansi sing apik, sifat penghalang pelumas lan sifat mekanik. Nanging, rega dhuwur (udakara 100.000 / ton) mbatesi aplikasi sing amba, sanajan ing aplikasi farmasi sing luwih dhuwur kayata kapsul. Alesan kenapa HPMC larang banget yaiku amarga bahan baku selulosa sing digunakake kanggo nyiapake HPMC relatif larang. Kajaba iku, loro gugus substituen, gugus hidroksipropil lan gugus methoxy, dicangkokake ing HPMC bebarengan, sing ndadekake proses persiapane angel banget. Komplek, dadi produk HPMC luwih larang.
Kapindho, viskositas kurang lan sifat kekuatan gel kurang saka HPMC ing suhu kurang nyuda processability ing macem-macem aplikasi. HPMC punika gel termal, kang ana ing negara solusi karo viskositas banget kurang ing suhu kurang, lan bisa mbentuk gel ngalangi-kaya kenthel ing suhu dhuwur, supaya pangolahan pangolahan kayata nutupi, uyuh lan dipping kudu digawa metu ing suhu dhuwur. . Yen ora, solusi kasebut bakal gampang mili mudhun, nyebabake pembentukan materi film sing ora seragam, sing bakal mengaruhi kualitas lan kinerja produk. Operasi suhu dhuwur kasebut nambah koefisien kesulitan operasi, nyebabake konsumsi energi produksi dhuwur lan biaya produksi dhuwur.
1.2.3 Hydroxypropyl pati gel kadhemen
Pati minangka senyawa polimer alam sing disintesis kanthi fotosintesis tetanduran ing lingkungan alam. Polisakarida konstituen biasane disimpen ing wiji lan umbi tanduran ing wangun granula bebarengan karo protein, serat, lenga, gula lan mineral. utawa ing oyod [222]. Pati ora mung minangka sumber energi utama kanggo wong, nanging uga minangka bahan mentah industri sing penting. Amarga sumber sing amba, rega murah, ijo, alam lan bisa dianyari, wis akeh digunakake ing panganan lan obat-obatan, fermentasi, nggawe kertas, tekstil lan industri minyak [223].
1.2.3.1 Pati lan turunane
Pati minangka polimer dhuwur alami sing unit strukture yaiku unit α-D-anhydroglucose. Unit beda disambungake dening ikatan glikosidik, lan rumus molekule yaiku (C6H10O5) n. Bagéyan saka rantai molekul ing granula pati disambungake karo ikatan glikosidik α-1,4, yaiku amilosa linier; bagean liyane saka rantai molekul disambungake dening ikatan glikosidik α-1,6 ing basis iki, yaiku amilopektin bercabang [224]. Ing granula pati, ana wilayah kristal ing ngendi molekul disusun kanthi susunan sing teratur lan wilayah amorf ing ngendi molekul disusun kanthi ora teratur. komposisi bagean. Ora ana wates sing jelas antarane wilayah kristal lan wilayah amorf, lan molekul amilopektin bisa ngliwati sawetara wilayah kristal lan wilayah amorf. Adhedhasar sifat alami sintesis pati, struktur polisakarida ing pati beda-beda gumantung karo spesies tanduran lan situs sumber [225].
Sanajan pati wis dadi salah sawijining bahan mentah sing penting kanggo produksi industri amarga akeh sumber lan sifat sing bisa dianyari, pati asli umume nduweni kekurangan kayata kelarutan banyu sing kurang lan sifat pembentuk film, kemampuan pengemulsi lan gelling sing kurang, lan stabilitas sing ora cukup. Kanggo nggedhekake jangkoan aplikasi, pati biasane diowahi sacara fisikokimia kanggo adaptasi karo syarat aplikasi sing beda [38, 114]. Ana telung gugus hidroksil gratis ing saben unit struktur glukosa ing molekul pati. Gugus hidroksil iki aktif banget lan menehi pati kanthi sifat sing padha karo poliol, sing nyedhiyakake kemungkinan reaksi denaturasi pati.
Sawise modifikasi, sawetara sifat pati asli wis ditingkatake nganti akeh, ngatasi cacat panggunaan pati asli, mula pati sing dimodifikasi nduweni peran penting ing industri saiki [226]. Pati oksidasi minangka salah sawijining pati modifikasi sing paling akeh digunakake kanthi teknologi sing relatif diwasa. Dibandhingake karo pati asli, pati teroksidasi luwih gampang gelatinisasi. Kaluwihan saka adhesion dhuwur. Pati esterifikasi minangka turunan pati sing dibentuk kanthi esterifikasi gugus hidroksil ing molekul pati. Tingkat substitusi sing sithik banget bisa ngganti sifat pati asli. Transparansi lan sipat pembentuk film saka tempel pati jelas saya apik. Pati etherified yaiku reaksi eterifikasi gugus hidroksil ing molekul pati kanggo ngasilake eter polystarch, lan retrogradasi kasebut saya lemah. Ing kahanan alkalin kuwat sing pati oxidized lan pati esterified ora bisa digunakake, ikatan eter uga bisa tetep relatif stabil. rentan kanggo hidrolisis. Pati sing diowahi asam, pati diolah nganggo asam kanggo nambah isi amilosa, nyebabake retrogradasi lan pasta pati. Iku relatif transparan lan mbentuk gel padhet nalika cooling [114].
1.2.3.2 Struktur pati hidroksipropil
Hydroxypropyl starch (HPS), sing struktur molekul ditampilake ing Gambar 1-4, minangka eter pati non-ionik, sing disiapake kanthi reaksi eterifikasi propilena oksida kanthi pati ing kondisi alkalin [223, 227, 228], lan persamaan reaksi kimia ditampilake ing Figure 1-6.
Sajrone sintesis HPS, saliyane reaksi karo pati kanggo ngasilake pati hidroksipropil, propilen oksida uga bisa bereaksi karo pati hidroksipropil sing diasilake kanggo ngasilake rantai samping polioksipropil. derajat substitusi. Derajat substitusi (DS) nuduhake jumlah rata-rata gugus hidroksil sing diganti saben gugus glukosil. Sebagéan gedhé gugus glukosil saka pati ngandhut 3 gugus hidroksil sing bisa diganti, saéngga DS maksimal 3. Derajat substitusi molar (MS) nuduhake massa rata-rata substituen saben mol gugus glukosil [223, 229]. Kondisi proses reaksi hidroksipropilasi, morfologi granula pati, lan rasio amilosa karo amilopektin ing pati asli kabeh mengaruhi ukuran MS.
1.2.3.3 Sifat-sifat pati hidroksipropil
(1) Gelas dingin HPS
Kanggo tempel pati HPS panas, utamané sistem karo isi amilosa dhuwur, sak proses cooling, rentengan molekul amilosa ing tempel pati entangle karo saben liyane kanggo mbentuk struktur jaringan telung dimensi, lan nuduhake prilaku ngalangi-kaya ketok. Dadi elastomer, mbentuk gel, lan bisa bali menyang negara solusi sawise dipanasake maneh, yaiku, nduweni sifat gel kadhemen, lan fenomena gel iki nduweni sifat sing bisa dibalik [228].
Amilosa gelatinisasi terus-terusan digulung kanggo mbentuk struktur heliks tunggal koaksial. Ing njaba struktur heliks tunggal iki minangka gugus hidrofilik, lan ing njero ana rongga hidrofobik. Ing suhu dhuwur, HPS ana ing larutan banyu minangka gulungan acak saka sawetara segmen heliks tunggal. Nalika suhu diturunake, ikatan hidrogen ing antarane HPS lan banyu rusak, banyu struktural ilang, lan ikatan hidrogen ing antarane rantai molekul terus dibentuk, pungkasane mbentuk struktur gel jaringan telung dimensi. Fase ngisi ing jaringan gel pati yaiku granula pati residual utawa fragmen sawise gelatinisasi, lan intertwining sawetara amilopektin uga nyumbang kanggo pembentukan gel [230-232].
(2) Hidrofilisitas HPS
Introduksi gugus hidroksipropil hidrofilik weakens kekuatan ikatan hidrogen antarane molekul pati, dipun promosiaken gerakan molekul pati utawa perangan, lan nyuda suhu leleh microcrystals pati; struktur granula pati diganti, lan lumahing granula pati atos Nalika suhu mundhak, sawetara retakan utawa bolongan katon, supaya molekul banyu bisa gampang mlebu ing njero granula pati, nggawe pati luwih gampang swell lan gelatinize, saengga suhu gelatinisasi pati mudhun. Nalika tingkat substitusi mundhak, suhu gelatinisasi pati hydroxypropyl mudhun, lan pungkasane bisa swell ing banyu adhem. Sawise hidroksipropilasi, kemampuan alir, stabilitas suhu rendah, transparansi, kelarutan, lan sifat pembentuk film saka pasta pati wis apik [233-235].
(3) Stabilitas HPS
HPS minangka eter pati non-ionik kanthi stabilitas dhuwur. Sajrone reaksi kimia kayata hidrolisis, oksidasi, lan ikatan silang, ikatan eter ora bakal rusak lan substituen ora bakal ilang. Mulane, sifat HPS relatif kurang kena pengaruh elektrolit lan pH, supaya bisa digunakake ing macem-macem pH asam-basa [236-238].
1.2.3.4 Penerapan HPS ing bidang pangan lan obat
HPS ora beracun lan ora enak, kanthi kinerja pencernaan sing apik lan viskositas hidrolisat sing relatif kurang. Diakoni minangka pati sing diowahi sing bisa ditonton ing omah lan ing luar negeri. Wiwit taun 1950-an, Amerika Serikat nyetujoni pati hidroksipropil kanggo panggunaan langsung ing panganan [223, 229, 238]. HPS minangka pati sing dimodifikasi sing akeh digunakake ing lapangan panganan, utamane digunakake minangka agen penebalan, agen penundaan lan penstabil.
Bisa digunakake ing panganan sing nyenengake lan panganan beku kayata omben-omben, es krim, lan senggol; sebagian bisa ngganti permen karet sing bisa ditonton kanthi rega dhuwur kayata gelatin; bisa digawe film edible lan digunakake minangka lapisan pangan lan packaging [229, 236].
HPS umume digunakake ing bidang kedokteran minangka pengisi, pengikat kanggo tanduran obat, disintegran kanggo tablet, bahan kanggo kapsul alus lan keras farmasi, pelapis obat, agen anti-kondensasi kanggo sel darah merah buatan lan pengental plasma, lan liya-liyane [239] .
1.3 Polimer Compounding
Bahan polimer umume digunakake ing kabeh aspek urip lan minangka bahan sing penting lan penting. Pangembangan ilmu pengetahuan lan teknologi sing terus-terusan ndadekake syarat-syarat wong luwih akeh lan luwih akeh, lan umume angel kanggo bahan polimer siji-komponen kanggo nyukupi syarat aplikasi sing beda-beda kanggo manungsa. Nggabungake loro utawa luwih polimer minangka cara sing paling ekonomis lan efektif kanggo entuk bahan polimer kanthi rega sing murah, kinerja sing apik, pangolahan sing trep lan aplikasi sing wiyar, sing wis narik kawigaten para peneliti lan wis diwenehi perhatian luwih akeh [240-242] .
1.3.1 Tujuan lan cara senyawa polimer
Tujuan utama compounding polimer: (l) Ngoptimalake sifat komprehensif bahan. Polimer sing beda-beda digabungake, supaya senyawa pungkasan nahan sifat-sifat sing apik saka makromolekul tunggal, sinau saka kekuwatane saben liyane lan nglengkapi kelemahane, lan ngoptimalake sifat komprehensif bahan polimer. (2) Ngurangi biaya materi. Sawetara bahan polimer nduweni sifat sing apik banget, nanging larang. Mulane, padha bisa compounded karo polimer inexpensive liyane kanggo ngurangi biaya tanpa mengaruhi nggunakake. (3) Ngapikake sifat pangolahan materi. Sawetara bahan nduweni sifat sing apik nanging angel diproses, lan polimer liyane sing cocog bisa ditambahake kanggo nambah sifat pangolahan. (4) Kanggo ngiyataken properti tartamtu saka materi. Kanggo ningkatake kinerja materi ing aspek tartamtu, polimer liyane digunakake kanggo ngowahi. (5) Ngembangake fungsi anyar saka materi.
Cara compounding polimer umum: (l) compounding leleh. Ing tumindak shearing saka peralatan compounding, polimer beda digawe panas kanggo ndhuwur suhu aliran viscous kanggo compounding, lan banjur digawe adhem lan granulated sawise compounding. (2) Rekonstitusi solusi. Komponen loro kasebut diaduk lan dicampur kanthi nggunakake pelarut sing umum, utawa solusi polimer sing beda-beda sing dibubarake diaduk kanthi rata, banjur pelarut kasebut dicopot kanggo entuk senyawa polimer. (3) Emulsion compounding. Sawise aduk lan nyampur macem-macem emulsi polimer saka jinis emulsifier sing padha, koagulan ditambahake kanggo co-precipitate polimer kanggo entuk senyawa polimer. (4) Kopolimerisasi lan compounding. Kalebu kopolimerisasi korupsi, kopolimerisasi pamblokiran lan kopolimerisasi reaktif, proses compounding diiringi reaksi kimia. (5) Jaringan interpenetrasi [10].
1.3.2 Panggabungan saka polisakarida alam
Polisakarida alam minangka kelas umum saka bahan polimer ing alam, sing biasane diowahi kanthi kimia lan nampilake macem-macem sifat sing apik banget. Nanging, bahan polysaccharide tunggal asring duwe watesan kinerja tartamtu, mula polisakarida sing beda asring digabungake kanggo nggayuh tujuan nglengkapi kaluwihan kinerja saben komponen lan ngembangake ruang lingkup aplikasi. Wiwit taun 1980-an, riset babagan senyawa polisakarida alam sing beda-beda wis tambah akeh [243]. Panaliten babagan sistem senyawa polisakarida alami ing njero lan luar negeri biasane fokus ing sistem senyawa curdlan lan non-curdlan lan sistem senyawa saka rong jinis polisakarida non-curd.
1.3.2.1 Klasifikasi hidrogel polisakarida alam
Polisakarida alam bisa dipérang dadi curdlan lan non-curdlan miturut kemampuane kanggo mbentuk gel. Sawetara polisakarida bisa mbentuk gel dhewe, mula diarani curdlan, kayata karagenan, lsp; liyane ora duwe sifat gelling dhewe, lan disebut polisakarida non-curd, kayata gum xanthan.
Hidrogel bisa diduweni kanthi mbubarake curdlan alami ing larutan banyu. Adhedhasar thermoreversibility saka gel sing diasilake lan katergantungan suhu saka modulus, bisa dipérang dadi papat jinis ing ngisor iki [244]:
(1) Cryogel, solusi polisakarida mung bisa diwenehi gel ing suhu sing kurang, kayata karagenan.
(2) Gel sing diakibatake kanthi termal, larutan polisakarida mung bisa diwenehi gel ing suhu dhuwur, kayata glukomanan.
(3) Solusi polisakarida ora mung bisa njupuk gel ing suhu sing luwih murah, nanging uga entuk gel ing suhu sing luwih dhuwur, nanging saiki dadi solusi ing suhu menengah.
(4) Solusi mung bisa diwenehi gel ing suhu tartamtu ing tengah. Curdlan alam sing beda-beda nduweni konsentrasi kritis (minimal) dhewe, ing ndhuwur sing bisa diduweni gel. Konsentrasi kritis gel ana hubungane karo dawa terus-terusan rantai molekul polisakarida; kekuatan gel banget kena pengaruh konsentrasi lan bobot molekul saka solusi, lan umume, kekuatan gel mundhak nalika konsentrasi mundhak [245].
1.3.2.2 Sistem senyawa curdlan lan non-curdlan
Nggabungake non-curdlan karo curdlan umume nambah kekuatan gel polisakarida [246]. Ing compounding permen karet konjac lan carrageenan nambah stabilitas lan elastisitas gel saka struktur jaringan gel gabungan, lan Ngartekno nambah kekuatan gel sawijining. Wei Yu et al. carrageenan lan konjac gum compounded, lan rembugan struktur gel sawise compounding. Panliten kasebut nemokake yen sawise gabungke karaginan lan gum konjac, efek sinergis diasilake, lan struktur jaringan sing didominasi karaginan dibentuk, gum konjac disebar ing njero, lan jaringan gel luwih padhet tinimbang karaginan murni [247]. Kohyama et al. nyinaoni sistem senyawa permen karagenan / konjac, lan asile nuduhake yen kanthi nambah bobot molekul permen karet konjac, tekanan pecah saka gel komposit terus meningkat; permen karet konjac kanthi bobot molekul sing beda nuduhake pembentukan gel sing padha. suhu. Ing sistem senyawa iki, pambentukan jaringan gel ditindakake kanthi karagenan, lan interaksi antarane rong molekul curdlan nyebabake pembentukan wilayah sing ana hubungan silang sing lemah [248]. Nishinari et al. sinau sistem senyawa gum gellan / gum konjac, lan asil nuduhake yen efek saka kation monovalent ing gel senyawa luwih pocapan. Bisa nambah modulus sistem lan suhu tatanan gel. Kation divalen bisa ningkatake pembentukan gel komposit nganti tingkat tartamtu, nanging jumlah sing berlebihan bakal nyebabake pamisahan fase lan nyuda modulus sistem [246]. Breneer et al. nyinaoni senyawa karaginan, gum belalang lan gum konjac, lan nemokake karaginan, gum belalang lan gum konjac bisa ngasilake efek sinergis, lan rasio optimal yaiku gum belalang/karaginan 1:5,5, gum konjac/karaginan 1:7. , lan nalika telu kasebut digabungake, efek sinergis padha karo permen karagenan / konjac, sing nuduhake yen ora ana gabungan khusus saka telu kasebut. interaksi [249].
1.3.2.2 Loro sistem senyawa non-curdlan
Rong polisakarida alam sing ora nduweni sifat gel bisa nuduhake sifat gel liwat compounding, ngasilake produk gel [250]. Nggabungake permen karet kacang walang karo permen karet xanthan ngasilake efek sinergis sing nyebabake pembentukan gel anyar [251]. Produk gel anyar uga bisa dipikolehi kanthi nambahake gum xanthan menyang konjac glukomanan kanggo senyawa [252]. Wei Yanxia et al. nyinaoni sifat rheologi kompleks permen karet kacang belalang lan permen karet xanthan. Asil nuduhake yen senyawa gum kacang belalang lan gum xanthan ngasilake efek sinergis. Nalika rasio volume senyawa yaiku 4: 6, efek sinergis sing paling kuat [253]. Fitzsimons et al. glukomanan konjac compounded karo gum xanthan ing suhu kamar lan ing panas. Asil nuduhake yen kabeh senyawa nuduhake sifat gel, nggambarake efek sinergis antarane loro. Suhu compounding lan negara struktural gum xanthan ora mengaruhi interaksi antarane loro [254]. Guo Shoujun lan liya-liyane nyinaoni campuran asli saka feces babi permen karet lan xanthan gum, lan asil nuduhake yen feces babi permen karet lan xanthan gum duwe efek synergistic kuwat. Rasio gabungan optimal saka feces babi gum kacang lan adhesive senyawa gum xanthan yaiku 6/4 (w/w). Iku 102 kaping saka solusi siji saka permen karet soybean, lan gel kawangun nalika konsentrasi gum senyawa tekan 0,4%. Adhesive senyawa nduweni viskositas dhuwur, stabilitas sing apik lan sifat rheologis, lan minangka permen karet panganan sing apik banget [255].
1.3.3 Kompatibilitas komposit polimer
Kompatibilitas, saka sudut pandang termodinamika, nuduhake kanggo nggayuh kompatibilitas tingkat molekul, uga dikenal minangka kelarutan bebarengan. Miturut teori model Flory-Huggins, owah-owahan energi bebas saka sistem senyawa polimer sajrone proses panyusun salaras karo rumus energi bebas Gibbs:
△���=△���—T△S (1-1)
Ing antarane, △���yaiku energi bebas kompleks, △���yaiku panas kompleks, yaiku entropi kompleks; punika suhu mutlak; sistem komplèks minangka sistem sing kompatibel mung nalika owah-owahan energi bebas △���sajrone proses kompleks [256].
Konsep miscibility muncul saka kasunyatan sing mung sawetara sistem bisa entuk kompatibilitas termodinamika. Miscibility nuduhake kemampuan komponen sing beda kanggo mbentuk kompleks homogen, lan kritéria sing umum digunakake yaiku komplèks kasebut nuduhake titik transisi kaca siji.
Beda karo kompatibilitas termodinamika, kompatibilitas umum nuduhake kemampuan saben komponen ing sistem senyawa kanggo nampung siji liyane, sing diusulake saka sudut pandang praktis [257].
Adhedhasar kompatibilitas umum, sistem senyawa polimer bisa dipérang dadi sistem sing kompatibel, sebagian kompatibel lan ora kompatibel. Sistem sing kompatibel tegese senyawa kasebut bisa dicampur kanthi termodinamika ing tingkat molekuler; sistem sing kompatibel sebagian tegese senyawa kasebut kompatibel ing suhu utawa komposisi tartamtu; sistem rampung kompatibel tegese senyawa punika Molekul-tingkat miscibility ora bisa ngrambah ing sembarang suhu utawa komposisi.
Amarga beda struktural tartamtu lan entropi konformasi ing antarane polimer sing beda, umume sistem kompleks polimer sebagian kompatibel utawa ora kompatibel [11, 12]. Gumantung ing pamisahan fase sistem senyawa lan tingkat pencampuran, kompatibilitas sistem sing kompatibel uga bakal beda banget [11]. Sipat makroskopik komposit polimer raket banget karo morfologi mikroskopik internal lan sifat fisik lan kimia saben komponen. 240], mula penting banget kanggo nyinaoni morfologi mikroskopis lan kompatibilitas sistem majemuk.
Metode Riset lan Karakterisasi kanggo Kompatibilitas Senyawa Biner:
(1) Suhu transisi kaca T���metode perbandingan. Mbandhingake T���saka senyawa karo T���saka komponen, yen mung siji T���katon ing senyawa, sistem senyawa minangka sistem sing kompatibel; yen ana loro T���, lan loro T���posisi senyawa ana ing rong klompok Tengah titik T���nuduhake yen sistem senyawa minangka sistem sing kompatibel sebagian; yen ana loro T���, lan dumunung ing posisi loro komponen T���, iku nuduhake yen sistem senyawa minangka sistem sing ora kompatibel.
T���Instrumen tes sing kerep digunakake ing metode perbandingan yaiku dynamic thermomechanical analyzer (DMA) lan differential scanning calorimeter (DSC). Cara iki bisa kanthi cepet ngadili kompatibilitas sistem senyawa, nanging yen T���saka rong komponen padha, siji T���uga bakal katon sawise compounding, supaya cara iki duwe shortcomings tartamtu [10].
(2) Metode observasi morfologis. Pisanan, mirsani morfologi makroskopik senyawa kasebut. Yen senyawa kasebut nduweni pemisahan fase sing jelas, mula bisa ditemtokake manawa sistem senyawa kasebut minangka sistem sing ora kompatibel. Kapindho, morfologi mikroskopis lan struktur fase senyawa diamati kanthi mikroskop. Loro komponen sing cocog banget bakal mbentuk negara homogen. Mulane, senyawa karo kompatibilitas apik bisa mirsani distribusi phase seragam lan ukuran partikel phase buyar cilik. lan antarmuka surem.
Instrumen tes sing asring digunakake ing metode pengamatan topografi yaiku mikroskop optik lan mikroskop elektron scanning (SEM). Metode pengamatan topografi bisa digunakake minangka metode tambahan kanthi kombinasi karo metode karakterisasi liyane.
(3) Metode transparansi. Ing sistem senyawa sing sebagéyan kompatibel, rong komponen kasebut bisa kompatibel ing sawetara suhu lan komposisi tartamtu, lan pamisahan fase bakal kedadeyan ngluwihi kisaran kasebut. Ing proses transformasi sistem senyawa saka sistem homogen menyang sistem rong fase, transmitansi cahya bakal owah, saengga kompatibilitas bisa ditliti kanthi nyinaoni transparansi senyawa kasebut.
Cara iki mung bisa digunakake minangka metode tambahan, amarga nalika indeks bias saka rong polimer padha, senyawa sing dipikolehi kanthi nggabungake rong polimer sing ora kompatibel uga transparan.
(4) Metode Rheologi. Ing metode iki, owah-owahan dadakan saka paramèter viskoelastik senyawa digunakake minangka tandha pamisahan fase, contone, owah-owahan dadakan kurva viskositas-suhu digunakake kanggo nandhani pamisahan fase, lan owah-owahan dadakan saka sing katon. kurva tegangan-suhu geser digunakake minangka tandha pamisahan fase. Sistem compounding tanpa pamisahan fase sawise compounding nduweni kompatibilitas sing apik, lan sing duwe pamisahan fase ora kompatibel utawa sistem sing kompatibel sebagian [258].
(5) Metode kurva Han. kurva Han punika lg���'(���) lg G ", yen kurva Han saka sistem senyawa ora katergantungan suhu, lan kurva Han ing suhu beda mbentuk kurva utama, sistem senyawa kompatibel; yen sistem senyawa kompatibel Kurva Han gumantung suhu. Yen kurva Han dipisahake saka siji liyane ing suhu sing beda lan ora bisa mbentuk kurva utama, sistem senyawa ora kompatibel utawa kompatibel sebagian. Mulane, kompatibilitas sistem senyawa bisa diadili miturut pamisahan kurva Han.
(6) Metode viskositas solusi. Cara iki nggunakake owah-owahan viskositas solusi kanggo nemtokake kompatibilitas sistem senyawa. Ing konsentrasi solusi sing beda-beda, viskositas senyawa diplot marang komposisi kasebut. Yen hubungan linear, tegese sistem majemuk wis kompatibel; yen hubungan nonlinear, tegese sistem senyawa kompatibel sebagian; yen kurva S-shaped, iku nuduhake yen sistem senyawa iku babar blas incompatible [10].
(7) Spektroskopi infra merah. Sawise rong polimer digabungake, yen kompatibilitas apik, bakal ana interaksi kayata ikatan hidrogen, lan posisi pita gugus karakteristik ing spektrum inframerah saben klompok ing rantai polimer bakal owah. Offset saka band klompok karakteristik saka Komplek lan saben komponen bisa ngadili kompatibilitas saka sistem Komplek.
Kajaba iku, kompatibilitas komplek uga bisa ditliti kanthi analisa termogravimetri, difraksi sinar-X, hamburan sinar-X sudut cilik, hamburan cahya, hamburan elektron neutron, resonansi magnetik nuklir lan teknik ultrasonik [10].
1.3.4 Kemajuan riset senyawa hidroksipropil metilselulosa/tepung hidroksipropil
1.3.4.1 Panggabungan hydroxypropyl methylcellulose lan zat liyane
Senyawa HPMC lan zat liyane utamane digunakake ing sistem rilis sing dikontrol obat lan bahan kemasan film sing bisa ditonton utawa bisa didegradasi. Ing aplikasi rilis sing dikontrol obat, polimer sing asring ditambah karo HPMC kalebu polimer sintetik kayata polivinil alkohol (PVA), kopolimer asam laktat-glikolat (PLGA) lan polikaprolakton (PCL), uga protein, Polimer alami kayata polisakarida. Abdel-Zaher et al. nyinaoni komposisi struktural, stabilitas termal lan hubungane karo kinerja komposit HPMC / PVA, lan asil nuduhake yen ana sawetara miscibility ing ngarsane loro polimer [259]. Zabihi et al. nggunakake kompleks HPMC / PLGA kanggo nyiapake mikrokapsul kanggo pelepasan insulin sing dikontrol lan terus-terusan, sing bisa dibebasake ing weteng lan usus [260]. Javed et al. gabungan HPMC hidrofilik lan PCL hidrofobik lan nggunakake kompleks HPMC / PCL minangka bahan mikrokapsul kanggo obat sing dikontrol lan dibebasake, sing bisa dibebasake ing macem-macem bagian awak manungsa kanthi nyetel rasio compounding [261]. Ding et al. nyinaoni sifat rheologis kayata viskositas, viskoelastisitas dinamis, pemulihan creep, lan thixotropy saka kompleks HPMC / kolagen sing digunakake ing bidang pelepasan obat sing dikontrol, nyedhiyakake panuntun dhumateng teoritis kanggo aplikasi industri [262]. Arthanari, Cai lan Rai et al. [263-265] Kompleks HPMC lan polisakarida kayata kitosan, gum xanthan, lan natrium alginat ditrapake ing proses vaksinasi lan release sustained obat, lan asil nuduhake efek pelepasan obat sing bisa dikontrol [263-265].
Ing pangembangan bahan kemasan film sing bisa ditonton utawa bisa didegradasi, polimer sing asring dicampur karo HPMC utamane polimer alami kayata lipid, protein lan polisakarida. Karaca, Fagundes lan Contreras-Oliva et al. disiapake membran komposit becik ditonton karo HPMC / Komplek lipid, lan digunakake ing pengawetan saka plums, tomat Cherry lan jeuk, mungguh. Asil kasebut nuduhake yen membran kompleks HPMC / lipid duweni efek antibakteri sing apik kanggo njaga seger [266-268]. Shetty, Rubilar, lan Ding et al. nyinaoni sifat mekanik, stabilitas termal, struktur mikro, lan interaksi antarane komponen film komposit sing bisa dipangan sing disiapake saka HPMC, protein sutra, isolat protein whey, lan kolagen [269-271]. Esteghlal et al. ngrumusake HPMC karo gelatin kanggo nyiapake film sing bisa ditonton kanggo digunakake ing bahan kemasan bio-based [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata and Ortega-Toro et al. nyiapake film komposit HPMC / chitosan HPMC / xyloglucan, HPMC / etil selulosa lan HPMC / pati, lan sinau stabilitas termal, sifat mekanik, struktur mikro lan sifat antibakteri [139, 272-274]. Senyawa HPMC/PLA uga bisa digunakake minangka bahan kemasan kanggo komoditas pangan, biasane kanthi ekstrusi [275].
Ing pangembangan bahan kemasan film sing bisa ditonton utawa bisa didegradasi, polimer sing asring dicampur karo HPMC utamane polimer alami kayata lipid, protein lan polisakarida. Karaca, Fagundes lan Contreras-Oliva et al. disiapake membran komposit becik ditonton karo HPMC / Komplek lipid, lan digunakake ing pengawetan saka plums, tomat Cherry lan jeuk, mungguh. Asil kasebut nuduhake yen membran kompleks HPMC / lipid duweni efek antibakteri sing apik kanggo njaga seger [266-268]. Shetty, Rubilar, lan Ding et al. nyinaoni sifat mekanik, stabilitas termal, struktur mikro, lan interaksi antarane komponen film komposit sing bisa dipangan sing disiapake saka HPMC, protein sutra, isolat protein whey, lan kolagen [269-271]. Esteghlal et al. ngrumusake HPMC karo gelatin kanggo nyiapake film sing bisa ditonton kanggo digunakake ing bahan kemasan bio-based [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata and Ortega-Toro et al. nyiapake film komposit HPMC / chitosan HPMC / xyloglucan, HPMC / etil selulosa lan HPMC / pati, lan sinau stabilitas termal, sifat mekanik, struktur mikro lan sifat antibakteri [139, 272-274]. Senyawa HPMC/PLA uga bisa digunakake minangka bahan kemasan kanggo komoditas pangan, biasane kanthi ekstrusi [275].
1.3.4.2 Compounding pati lan zat liyane
Panaliten babagan panyusun pati lan zat-zat liyane wiwitane fokus ing macem-macem zat poliester alifatik hidrofobik, kalebu polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), polybutene succinic acid (PBSA), lsp. 276). Muller et al. nyinaoni struktur lan sifat komposit pati/PLA lan interaksi antarane loro kasebut, lan asile nuduhake yen interaksi antarane loro kasebut lemah lan sifat mekanik komposit kasebut kurang [277]. Correa, Komur lan Diaz-Gomez et al. nyinaoni sifat mekanik, sifat rheologis, sifat gel lan kompatibilitas rong komponen pati / kompleks PCL, sing ditrapake kanggo pangembangan bahan biodegradable, Bahan biomedis lan Bahan Perancah Teknik Tissue [278-280]. Okika et al. ketemu sing campuran saka cornstarch lan PBSA banget janjeni. Nalika kandungan pati 5-30%, nambah isi granula pati bisa nambah modulus lan nyuda tegangan tarik lan elongasi nalika istirahat [281,282]. Poliester alifatik hidrofobik sacara termodinamika ora kompatibel karo pati hidrofilik, lan macem-macem kompatibilitas lan aditif biasane ditambahake kanggo nambah antarmuka fase antarane pati lan poliester. Szadkowska, Ferri, lan Li et al. nyinaoni efek saka plasticizer berbasis silanol, minyak biji rami anhidrida maleat, lan turunan minyak nabati fungsional ing struktur lan sifat kompleks pati / PLA [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. nggunakake asam sitrat lan diphenylmethane diisocyanate kanggo kompatibilitas senyawa pati / PCL lan senyawa pati / PBSA, kanggo nambah sifat lan stabilitas materi [286, 287].
Ing taun-taun pungkasan, luwih akeh riset wis ditindakake babagan panyusun pati karo polimer alami kayata protein, polisakarida lan lipid. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen lan Zhang et al nyinaoni sifat fisikokimia pati / zein, protein pati / whey lan kompleks pati / gelatin, lan asil kabeh entuk asil sing apik, sing bisa ditrapake kanggo biomaterial lan kapsul pangan [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon lan Ren et al. sinau transmisi cahya, sifat mekanik, sifat antibakteri lan konsentrasi chitosan saka film komposit pati / chitosan, lan nambah ekstrak alami, polifenol teh lan agen antibakteri alam liyane kanggo nambah efek antibakteri saka film komposit. Asil panliten nuduhake yen film komposit pati/kitosan nduweni potensi gedhe ing kemasan aktif pangan lan obat [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis, and Zhang et al. nyinaoni sifat-sifat nanokristal pati/selulosa, pati/karboksimetilselulosa, pati/metilselulosa, lan film komposit pati/hidroksipropilmetilselulosa, lan aplikasi utama ing bahan kemasan sing bisa ditonton/biodegradasi [293-295]. Dafe, Jumaidin lan Lascombes et al. nyinaoni senyawa pati/permen karet kayata pati/pektin, pati/agar lan pati/karaginan, utamane digunakake ing bidang pangan lan kemasan pangan [296-298]. Sifat fisikokimia pati tapioka/lenga jagung, pati/kompleks lipid diteliti dening Perez, De et al., utamane kanggo nuntun proses produksi panganan sing diekstrusi [299, 300].
1.3.4.3 Penggabungan hidroksipropil metilselulosa lan pati
Saiki, ora akeh studi babagan sistem senyawa HPMC lan pati ing omah lan ing luar negeri, lan umume nambahake jumlah HPMC cilik menyang matriks pati kanggo nambah fenomena penuaan pati. Jimenez et al. HPMC digunakake kanggo nyuda tuwa pati asli kanggo nambah permeabilitas membran pati. Asil kasebut nuduhake yen tambahan HPMC nyuda penuaan pati lan nambah keluwesan membran komposit. Permeabilitas oksigen saka membran komposit tambah akeh, nanging kinerja anti banyu ora. Pinten sampun ewah [301]. Villacres, Basch et al. majemuk HPMC lan pati tapioka kanggo nyiapake HPMC / bahan kemasan film komposit pati, lan sinau efek plasticizing saka gliserin ing film gabungan lan efek saka kalium sorbate lan nisin ing situs antibakteri saka film gabungan. Asil Iku nuduhake yen karo Tambah isi HPMC, modulus lentur lan kekuatan tensile saka film gabungan tambah, elongation ing break wis melorot, lan permeabilitas uap banyu wis sethitik efek; kalium sorbate lan nisin bisa nambah film komposit. Efek antibakteri saka rong agen antibakteri luwih apik yen digunakake bebarengan [112, 302]. Ortega-Toro et al. nyinaoni sifat HPMC / pati membran komposit sing ditekan panas, lan nyinaoni efek asam sitrat ing sifat membran komposit. Asil kasebut nuduhake yen HPMC disebarake ing fase kontinyu pati, lan asam sitrat lan HPMC duweni pengaruh marang penuaan pati. kanggo tingkat inhibisi tartamtu [139]. Ayorinde et al. nggunakake film komposit HPMC / pati kanggo lapisan saka amlodipine lisan, lan asil nuduhake yen wektu disintegrasi lan tingkat release saka film komposit apik banget [303].
Zhao Ming et al. nyinaoni efek pati ing tingkat retensi banyu saka film HPMC, lan asil nuduhake yen pati lan HPMC duweni efek sinergis tartamtu, sing nyebabake peningkatan sakabèhé ing tingkat retensi banyu [304]. Zhang et al. sinau sifat film saka senyawa HPMC / HPS lan sifat rheological saka solusi. Asil nuduhake yen sistem senyawa HPMC/HPS nduweni kompatibilitas tartamtu, kinerja membran senyawa apik, lan sifat rheologi HPS kanggo HPMC Nduweni efek keseimbangan sing apik [305, 306]. Ana sawetara pasinaon ing HPMC / sistem senyawa pati karo isi HPMC dhuwur, lan paling mau ana ing riset kinerja cethek, lan riset teori ing sistem senyawa punika relatif kurang, utamané ing gel HPMC / HPS kadhemen-panas mbalikke. - fase komposit gel. Pasinaon mekanis isih ana ing kahanan kosong.
1.4 Rheologi kompleks polimer
Ing proses pangolahan bahan polimer, aliran lan deformasi mesthi bakal kedadeyan, lan rheologi minangka ilmu sing nyinaoni hukum aliran lan deformasi bahan [307]. Aliran minangka sifat bahan cair, dene deformasi minangka sifat bahan padhet (kristal). Perbandingan umum aliran cairan lan deformasi padat yaiku:
Ing aplikasi industri praktis bahan polimer, viskositas lan viskoelastisitas nemtokake kinerja pangolahan. Ing proses pangolahan lan ngecor, kanthi owah-owahan tingkat geser, viskositas bahan polimer bisa uga duwe magnitudo gedhe saka sawetara urutan gedhene. Ganti [308]. Sifat rheologis kayata viskositas lan thinning shear langsung mengaruhi kontrol pompa, perfusi, dispersi lan nyemprotake sajrone pangolahan bahan polimer, lan minangka sifat paling penting saka bahan polimer.
1.4.1 Viskoelastisitas polimer
Ing pasukan njaba, cairan polimer ora mung bisa mili, nanging uga nuduhake deformasi, nuduhake kinerja "viskoelastisitas", lan intine yaiku koeksistensi "dua fase padat-cair" [309]. Nanging, viscoelasticity iki ora viskoelastisitas linear ing deformasi cilik, nanging nonlinear viscoelasticity ngendi materi nuduhake deformasi gedhe lan kaku dawa [310].
Solusi banyu polisakarida alam uga disebut hidrosol. Ing larutan encer, makromolekul polisakarida ana ing wangun gulungan sing dipisahake saka siji liyane. Nalika konsentrasi mundhak menyang nilai tartamtu, kumparan macromolecular interpenetrate lan tumpang tindih saben liyane. Nilai kasebut diarani konsentrasi kritis [311]. Ing ngisor konsentrasi kritis, viskositas solusi relatif kurang, lan ora kena pengaruh tingkat nyukur, nuduhake prilaku cairan Newtonian; nalika konsentrasi kritis wis tekan, ing makromolekul sing Originally pindhah ing isolasi wiwit entangle karo saben liyane, lan viskositas solusi mundhak Ngartekno. mundhak [312]; nalika konsentrasi ngluwihi konsentrasi kritis, thinning geser diamati lan solusi nuduhake prilaku adi non-Newtonian [245].
Sawetara hidrosol bisa mbentuk gel ing kahanan tartamtu, lan sifat viscoelastic biasane ditondoi dening modulus panyimpenan G', modulus mundhut G" lan katergantungan frekuensi. Modulus panyimpenan cocog karo elastisitas sistem, dene modulus mundhut cocog karo viskositas sistem [311]. Ing solusi encer, ora ana entanglement antarane molekul, supaya ing sawetara saka sudhut frekuensi, G′ luwih cilik tinimbang G″, lan nuduhake katergantungan frekuensi kuwat. Amarga G′ lan G″ sebanding karo frekuensi ω lan kuadrat, nalika frekuensi luwih dhuwur, G′ > G″. Nalika konsentrasi luwih dhuwur tinimbang konsentrasi kritis, G′ lan G″ isih duwe katergantungan frekuensi. Nalika frekuensi kurang, G′ <G″, lan frekuensi mundhak mboko sithik, loro bakal nyabrang, lan mbalikke menyang G′> ing wilayah frekuensi dhuwur G”.
Titik kritis ing ngendi hidrosol polisakarida alam dadi gel diarani titik gel. Ana akeh definisi titik gel, lan sing paling umum digunakake yaiku definisi viskoelastisitas dinamis ing rheologi. Nalika modulus panyimpenan G′ sistem padha karo modulus mundhut G″, iku titik gel, lan G′> G″ formasi Gel [312, 313].
Sawetara molekul polisakarida alam mbentuk asosiasi sing lemah, lan struktur gel kasebut gampang rusak, lan G' rada gedhe tinimbang G", nuduhake katergantungan frekuensi sing luwih murah; nalika sawetara molekul polisakarida alam bisa mbentuk wilayah cross-linking stabil, kang Struktur gel kuwat, G′ luwih gedhe tinimbang G″, lan ora duwe katergantungan frekuensi [311].
1.4.2 Prilaku rheologi kompleks polimer
Kanggo sistem senyawa polimer sing kompatibel, senyawa kasebut minangka sistem homogen, lan viskoelastisitas umume minangka jumlah saka sifat polimer tunggal, lan viskoelastisitas bisa diterangake kanthi aturan empiris sing prasaja [314]. Praktek wis mbuktekake manawa sistem homogen ora kondusif kanggo perbaikan sifat mekanik. Kosok baline, sawetara sistem kompleks kanthi struktur sing dipisahake fase duwe kinerja sing apik banget [315].
Kompatibilitas sistem senyawa sing sebagian kompatibel bakal dipengaruhi dening faktor kayata rasio senyawa sistem, tingkat geser, suhu lan struktur komponen, nuduhake kompatibilitas utawa pamisahan fase, lan transisi saka kompatibilitas menyang pemisahan fase ora bisa dihindari. ndadékaké owah-owahan sing signifikan ing viskoelastisitas sistem [316, 317]. Ing taun-taun pungkasan, ana akeh panaliten babagan prilaku viskoelastik saka sistem kompleks polimer sing kompatibel. Panaliten kasebut nuduhake yen prilaku rheologis sistem senyawa ing zona kompatibilitas nampilake karakteristik sistem homogen. Ing zona pamisahan fase, prilaku rheologis beda banget karo zona homogen lan kompleks banget.
Ngerteni sifat rheologis sistem compounding ing konsentrasi sing beda-beda, rasio compounding, tingkat geser, suhu, lan liya-liyane iku penting banget kanggo pilihan teknologi pangolahan sing bener, desain formula sing rasional, kontrol kualitas produk sing ketat, lan pengurangan produksi sing cocog. konsumsi energi. [309]. Contone, kanggo bahan sensitif suhu, viskositas materi bisa diganti kanthi nyetel suhu. Lan nambah kinerja Processing; mangertos zona thinning nyukur materi, pilih tingkat nyukur cocok kanggo ngontrol kinerja Processing saka materi, lan nambah efficiency produksi.
1.4.3 Faktor-faktor sing mengaruhi sifat rheologi senyawa kasebut
1.4.3.1 Komposisi
Sifat fisik lan kimia lan struktur internal sistem senyawa minangka refleksi lengkap saka kontribusi gabungan sifat saben komponen lan interaksi antarane komponen. Mulane, sifat fisik lan kimia saben komponen dhewe nduweni peran sing nemtokake ing sistem senyawa. Tingkat kompatibilitas antarane macem-macem polimer beda-beda, sawetara banget kompatibel, lan sawetara meh ora kompatibel.
1.4.3.2 Rasio sistem majemuk
Viskoelastisitas lan sifat mekanik sistem senyawa polimer bakal owah sacara signifikan kanthi owah-owahan rasio senyawa. Iki amarga rasio senyawa nemtokake kontribusi saben komponen kanggo sistem senyawa, lan uga mengaruhi saben komponen. interaksi lan distribusi fase. Xie Yajie et al. nyinaoni chitosan/hydroxypropyl cellulose lan nemokake yen viskositas senyawa kasebut tambah akeh kanthi nambah kandungan hidroksipropil selulosa [318]. Zhang Yayuan et al. nyinaoni kompleks permen karet xanthan lan pati jagung lan nemokake yen rasio permen karet xanthan 10%, koefisien konsistensi, stres ngasilake lan indeks cairan sistem kompleks tambah akeh. Temenan [319].
1.4.3.3 Laju geser
Umume cairan polimer minangka cairan pseudoplastik, sing ora cocog karo hukum aliran Newton. Fitur utama yaiku viskositas ora owah ing geser sing kurang, lan viskositas mudhun kanthi cepet kanthi kenaikan tingkat geser [308, 320]. Kurva aliran cairan polimer bisa dipérang dadi telung wilayah: wilayah Newton geser kurang, wilayah tipis geser lan wilayah stabilitas geser dhuwur. Nalika tingkat geser cenderung nol, tegangan lan regangan dadi linear, lan prilaku aliran cairan padha karo cairan Newtonian. Ing wektu iki, viskositas cenderung kanggo nilai tartamtu, kang disebut zero-shear viskositas η0. η0 nggambarake wektu istirahat maksimum materi lan minangka parameter penting saka bahan polimer, sing ana hubungane karo bobot molekul rata-rata polimer lan energi aktivasi aliran viscous. Ing zona thinning shear, viskositas mboko sithik nyuda kanthi nambah tingkat geser, lan fenomena "penipisan geser" kedadeyan. Zona iki minangka zona aliran khas ing pangolahan bahan polimer. Ing wilayah stabilitas geser dhuwur, minangka tingkat nyukur terus kanggo nambah, viskositas cenderung liyane konstan, viskositas geser tanpa wates η∞, nanging wilayah iki biasane angel kanggo nggayuh.
1.4.3.4 Suhu
Suhu langsung mengaruhi intensitas gerakan termal acak molekul, sing bisa mengaruhi interaksi antarmolekul kanthi signifikan kayata difusi, orientasi rantai molekul, lan entanglement. Umumé, sajrone aliran bahan polimer, gerakan rantai molekul ditindakake ing segmen; nalika suhu mundhak, volume bebas mundhak, lan resistensi aliran segmen mudhun, saengga viskositas mudhun. Nanging, kanggo sawetara polimer, nalika suhu mundhak, asosiasi hidrofobik dumadi ing antarane ranté, saéngga viskositas mundhak.
Various polimer duwe derajat beda sensitivitas kanggo suhu, lan polimer dhuwur padha duwe efek beda ing kinerja mekanisme ing sawetara suhu beda.
1.5 Wigati riset, tujuan riset lan isi riset topik iki
1.5.1 Wigati panliten
Sanajan HPMC minangka bahan sing aman lan bisa ditonton sing akeh digunakake ing bidang panganan lan obat-obatan, nanging nduweni sifat pembentuk film, dispersing, thickening, lan stabilisasi sing apik. Film HPMC uga nduweni transparansi sing apik, sifat penghalang minyak, lan sifat mekanik. Nanging, rega dhuwur (kira-kira 100.000 / ton) mbatesi aplikasi sing amba, sanajan ing aplikasi farmasi sing luwih dhuwur kayata kapsul. Kajaba iku, HPMC minangka gel sing diakibatake kanthi termal, sing ana ing kahanan solusi kanthi viskositas sing kurang ing suhu sing kurang, lan bisa mbentuk gel kaya padhet sing kenthel ing suhu dhuwur, mula proses pangolahan kayata lapisan, uyuh lan dipping kudu digawa. metu ing suhu dhuwur, nyebabake konsumsi energi produksi dhuwur lan biaya produksi dhuwur. Properties kayata viskositas ngisor lan kekuatan gel saka HPMC ing kurang Suhu nyuda processability saka HPMC ing akeh aplikasi.
Bedane, HPS minangka bahan panganan sing murah (kira-kira 20.000/ton) sing uga akeh digunakake ing bidang panganan lan obat-obatan. Alesan kenapa HPMC larang banget yaiku bahan baku selulosa sing digunakake kanggo nyiapake HPMC luwih larang tinimbang bahan baku pati sing digunakake kanggo nyiapake HPS. Kajaba iku, HPMC dicangkok karo rong substituen, hidroksipropil lan metoksi. Akibaté, proses nyiapake rumit banget, mula rega HPMC luwih dhuwur tinimbang HPS. project iki ngarep-arep kanggo ngganti sawetara saka HPMCs larang karo HPS murah, lan nyuda rega produk ing basis kanggo njaga fungsi padha.
Kajaba iku, HPS minangka gel kadhemen, sing ana ing kahanan gel viscoelastic ing suhu sing kurang lan mbentuk solusi sing mili ing suhu dhuwur. Mulane, nambah HPS kanggo HPMC bisa nyuda suhu gel HPMC lan nambah viskositas ing suhu kurang. lan kekuatan gel, ningkatake kemampuan proses ing suhu sing kurang. Kajaba iku, film sing bisa ditonton HPS nduweni sifat penghalang oksigen sing apik, saengga nambahake HPS menyang HPMC bisa nambah sifat penghalang oksigen saka film sing bisa ditonton.
Ing ringkesan, kombinasi HPMC lan HPS: Kaping pisanan, nduweni makna teoritis sing penting. HPMC minangka gel panas, lan HPS minangka gel kadhemen. Miturut compounding loro, ana teori titik transisi antarane gel panas lan kadhemen. Panyiapan saka HPMC / HPS sistem senyawa gel kadhemen lan panas lan riset mekanisme bisa nyedhiyani cara anyar kanggo riset jenis kadhemen lan panas sistem senyawa gel mbalikke-phase, mapan panuntun dhumateng teori. Kapindho, bisa nyuda biaya produksi lan nambah bathi produk. Liwat kombinasi HPS lan HPMC, biaya produksi bisa dikurangi saka segi bahan mentah lan konsumsi energi produksi, lan bathi produk bisa saya tambah akeh. Katelu, bisa nambah kinerja pangolahan lan nggedhekake aplikasi kasebut. Kajaba saka HPS bisa nambah konsentrasi lan kekuatan gel HPMC ing suhu kurang, lan nambah kinerja Processing ing suhu kurang. Kajaba iku, kinerja produk bisa ditingkatake. Kanthi nambahake HPS kanggo nyiapake film komposit HPMC / HPS sing bisa ditonton, sifat penghalang oksigen saka film sing bisa ditonton bisa ditingkatake.
Kompatibilitas sistem senyawa polimer bisa langsung nemtokake morfologi mikroskopis lan sifat komprehensif senyawa kasebut, utamane sifat mekanik. Mulane, penting banget kanggo nyinaoni kompatibilitas sistem senyawa HPMC/HPS. Loro-lorone HPMC lan HPS minangka polisakarida hidrofilik kanthi unit-glukosa struktural sing padha lan diowahi dening hidroksipropil gugus fungsi sing padha, sing ningkatake kompatibilitas sistem senyawa HPMC / HPS. Nanging, HPMC minangka gel kadhemen lan HPS minangka gel panas, lan prilaku gel kuwalik saka loro kasebut ndadékaké fenomena pamisahan fase saka sistem senyawa HPMC / HPS. Ing ringkesan, morfologi fase lan transisi fase saka sistem komposit gel kadhemen-panas HPMC / HPS cukup rumit, saengga kompatibilitas lan pemisahan fase sistem iki bakal menarik banget.
Struktur morfologis lan prilaku rheologi saka sistem kompleks polimer saling gegandhengan. Ing tangan siji, prilaku rheological sak Processing bakal duwe impact gedhe ing struktur morfologi saka sistem; ing tangan liyane, prilaku rheological saka sistem bisa kanthi akurat nggambarake owah-owahan ing struktur morfologi saka sistem. Mulane, penting banget kanggo nyinaoni sifat rheologis sistem senyawa HPMC / HPS kanggo nuntun produksi, pangolahan lan kontrol kualitas.
Sifat-sifat makroskopik kayata struktur morfologis, kompatibilitas lan rheologi sistem senyawa gel kadhemen lan panas HPMC / HPS dinamis, lan dipengaruhi dening sawetara faktor kayata konsentrasi solusi, rasio compounding, tingkat geser lan suhu. Hubungan antara struktur morfologi mikroskopis lan sifat makroskopis sistem komposit bisa diatur kanthi ngontrol struktur morfologi lan kompatibilitas sistem komposit.
1.5.2 Tujuan panaliten
Sistem senyawa gel fase terbalik HPMC / HPS digawe, sifat rheologis diteliti, lan efek saka struktur fisik lan kimia komponen, rasio compounding lan kondisi pangolahan ing sifat rheologis sistem ditliti. Film komposit HPMC / HPS sing bisa ditonton disiapake, lan sifat makroskopik kayata sifat mekanik, permeabilitas udara lan sifat optik film kasebut diteliti, lan faktor pengaruh lan hukum ditliti. Sinau kanthi sistematis transisi fase, kompatibilitas lan pemisahan fase saka sistem kompleks gel fase terbalik HPMC / HPS sing adhem lan panas, njelajah faktor lan mekanisme sing mengaruhi, lan netepake hubungan antara struktur morfologi mikroskopis lan sifat makroskopis. Struktur morfologis lan kompatibilitas sistem komposit digunakake kanggo ngontrol sifat bahan komposit.
1.5.3 Isi panaliten
Kanggo nggayuh tujuwan panliten, makalah iki bakal nindakake panliten ing ngisor iki:
(1) Mbangun HPMC / HPS sistem senyawa gel kadhemen lan panas mbalikke-phase, lan nggunakake rheometer kanggo sinau situs rheological saka solusi senyawa, utamané efek saka konsentrasi, rasio compounding lan tingkat nyukur ing viskositas lan indeks aliran saka sistem senyawa. Pengaruh lan hukum sifat rheologis kayata thixotropy lan thixotropy diselidiki, lan mekanisme pambentukan gel komposit kadhemen lan panas wis diteliti sadurunge.
(2) Film komposit sing bisa ditonton HPMC / HPS disiapake, lan mikroskop elektron scanning digunakake kanggo nyinaoni pengaruh sifat bawaan saben komponen lan rasio komposisi ing morfologi mikroskopis saka film komposit; panguji properti mekanik digunakake kanggo nyinaoni sifat bawaan saben komponen, komposisi film komposit Pengaruh rasio lan kelembapan relatif lingkungan ing sifat mekanik film komposit; nggunakake tester tingkat transmisi oksigen lan spektrofotometer UV-Vis kanggo nyinaoni efek sifat bawaan komponen lan rasio senyawa ing sifat transmisi oksigen lan cahya saka film komposit Kompatibilitas lan pamisahan fase HPMC/HPS cold- sistem komposit gel kuwalik panas padha sinau dening scanning mikroskop elektron, analisis thermogravimetric lan analisis thermomechanical dinamis.
(3) Hubungan antara morfologi mikroskopis lan sifat mekanik sistem komposit gel terbalik kadhemen-panas HPMC / HPS ditetepake. Film komposit sing bisa ditonton saka HPMC / HPS disiapake, lan pengaruh konsentrasi senyawa lan rasio senyawa ing distribusi fase lan transisi fase sampel diteliti kanthi mikroskop optik lan metode pewarnaan yodium; Aturan pengaruh konsentrasi senyawa lan rasio senyawa ing sifat mekanik lan sifat transmisi cahya saka sampel ditetepake. Hubungan antara struktur mikro lan sifat mekanik sistem komposit gel invers panas-dingin HPMC / HPS diselidiki.
(4) Efek gelar substitusi HPS ing sifat rheologi lan sifat gel saka sistem komposit gel fase terbalik HPMC / HPS kadhemen-panas. Efek saka gelar substitusi HPS, tingkat geser lan suhu ing viskositas lan sifat rheologi liyane saka sistem senyawa, uga titik transisi gel, katergantungan frekuensi modulus lan sifat gel liyane lan hukume ditliti kanthi nggunakake rheometer. Distribusi fase gumantung suhu lan transisi fase sampel ditliti kanthi pewarnaan yodium, lan mekanisme gelasi sistem kompleks gel fase terbalik HPMC / HPS kadhemen-panas diterangake.
(5) Efek modifikasi struktur kimia HPS ing sifat makroskopik lan kompatibilitas sistem komposit gel fase terbalik HPMC/HPS kadhemen-panas. Film komposit sing bisa ditonton saka HPMC / HPS disiapake, lan efek saka gelar substitusi hidroksipropil HPS ing struktur kristal lan struktur domain mikro saka film komposit ditliti kanthi teknologi panyebaran sinar-X sudut cilik radiasi synchrotron. Hukum pengaruh gelar substitusi hidroksipropil HPS ing sifat mekanik membran komposit ditliti dening penguji properti mekanik; hukum pengaruh gelar substitusi HPS ing permeabilitas oksigen saka membran komposit ditliti dening tester permeabilitas oksigen; ing HPS hydroxypropyl Pengaruh jurusan substitusi klompok ing stabilitas termal saka HPMC / HPS film komposit.
Bab 2 Studi rheologi sistem senyawa HPMC/HPS
Film edible basis polimer alam bisa disiapake kanthi cara udan sing relatif prasaja [321]. Kaping pisanan, polimer dibubarake utawa dibubarake ing fase cair kanggo nyiyapake cairan pembentuk film sing bisa ditonton utawa suspensi pembentuk film, banjur dikonsentrasi kanthi ngilangi pelarut. Ing kene, operasi biasane ditindakake kanthi pangatusan ing suhu sing rada dhuwur. Proses iki biasane digunakake kanggo ngasilake film sing bisa dipangan sing wis dibungkus, utawa kanggo nutupi produk kasebut kanthi langsung nganggo solusi pembentuk film kanthi dicelup, nyikat utawa nyemprot. Desain pangolahan film sing bisa ditonton mbutuhake akuisisi data rheologis sing akurat saka cairan pembentuk film, sing penting banget kanggo kontrol kualitas produk film kemasan lan lapisan sing bisa ditonton [322].
HPMC minangka adhesive termal, sing mbentuk gel ing suhu dhuwur lan ing negara solusi ing suhu kurang. Properti gel termal iki ndadekake viskositas ing suhu kurang banget, sing ora cocog karo proses produksi tartamtu kayata dipping, brushing lan dipping. operasi, asil ing proses miskin ing suhu kurang. Ing kontras, HPS minangka gel kadhemen, kahanan gel kenthel ing suhu kurang, lan suhu dhuwur. A negara solusi viskositas kurang. Mulane, liwat kombinasi saka loro, sifat rheological saka HPMC kayata viskositas ing suhu kurang bisa imbang kanggo ombone tartamtu.
Bab iki fokus ing efek saka konsentrasi solusi, rasio compounding lan suhu ing sifat rheological kayata viskositas nul-shear, indeks aliran lan thixotropy saka HPMC / HPS sistem senyawa gel kuwalik kadhemen-panas. Aturan tambahan digunakake kanggo preliminarily ngrembug kompatibilitas sistem senyawa.
2.2 Metode eksperimen
2.2.1 Preparation saka HPMC / solusi senyawa HPS
Pisanan timbang HPMC lan HPS bubuk garing, lan nyampur miturut 15% (w / w) konsentrasi lan rasio beda 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10; banjur tambahake 70 °C Ing banyu C, aduk kanthi cepet nganti 30 menit ing 120 rpm / min kanggo mbubarake HPMC kanthi lengkap; banjur panas solusi kanggo ndhuwur 95 °C, nglakoake kanthi cepet kanggo 1 h ing kacepetan padha kanggo rampung gelatinize HPS; gelatinisasi rampung Sawisé iku, suhu saka solusi iki suda kanthi cepet kanggo 70 ° C, lan HPMC wis rampung dipun bibaraken dening aduk ing kacepetan alon 80 rpm / min kanggo 40 menit. (Kabeh w / w ing artikel iki yaiku: massa basis garing sampel / massa solusi total).
2.2.2 Sifat rheologi saka sistem senyawa HPMC/HPS
2.2.2.1 Prinsip analisis rheologis
Rheometer rotasi dilengkapi sepasang clamps paralel munggah lan mudhun, lan aliran geser prasaja bisa diwujudake liwat gerakan relatif antarane clamps. Rheometer bisa dites ing mode langkah, mode aliran lan mode osilasi: ing mode langkah, rheometer bisa aplikasi kaku dilut kanggo sampel, kang utamané dipigunakaké kanggo nyoba respon karakteristik dilut lan wektu ajeg saka sampel. Evaluasi lan respon viskoelastik kayata istirahat stres, creep lan pemulihan; ing mode aliran, rheometer bisa aplikasi kaku linear kanggo sampel, kang utamané dipigunakaké kanggo nyoba katergantungan saka viskositas sampel ing tingkat nyukur lan katergantungan viskositas ing suhu lan thixotropy; ing mode osilasi, rheometer bisa generate kaku osilasi bolak-balik sinusoidal, kang utamané dipigunakaké kanggo netepake wilayah viscoelastic linear, evaluasi stabilitas termal lan suhu gelation saka sampel.
2.2.2.2 Metode tes modus aliran
Piranti piring paralel kanthi diameter 40 mm digunakake, lan jarak piring disetel dadi 0,5 mm.
1. Viskositas owah-owahan karo wektu. Suhu tes yaiku 25 ° C, tingkat geser 800 s-1, lan wektu tes yaiku 2500 s.
2. Viskositas beda-beda karo tingkat geser. Suhu uji 25 °C, laju pra-nyukur 800 s-1, wektu pra-nyukur 1000 s; tingkat geser 10²-10³s.
Tegangan geser (τ ) lan laju geser (γ) miturut hukum daya Ostwald-de Waele:
̇τ=K.γ n (2-1)
ngendi τ iku tegangan geser, Pa;
γ yaiku laju geser, s-1;
n minangka indeks likuiditas;
K yaiku koefisien viskositas, Pa·sn.
Hubungan antarane viskositas (ŋ) saka solusi polimer lan laju geser (γ) bisa dipasang kanthi modulus carren:
Ing antarane,ŋ0viskositas geser, Pa s;
ŋ∞punika viskositas geser tanpa wates, Pa s;
λ minangka wektu istirahat, s;
n = indeks penipisan geser;
3. Metode tes thixotropy telung tahap. Suhu tes yaiku 25 °C, a. Tahap stasioner, tingkat geser yaiku 1 s-1, lan wektu tes yaiku 50 s; b. Tahap geser, tingkat geser yaiku 1000 s-1, lan wektu tes yaiku 20 s; c. Proses pemulihan struktur, tingkat geser yaiku 1 s-1, lan wektu tes yaiku 250 s.
Ing proses pemulihan struktur, tingkat pemulihan struktur sawise wektu pemulihan sing beda dituduhake kanthi tingkat viskositas pemulihan:
DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100%
Ing antarane,ŋt punika viskositas ing wektu Recovery struktural ts, Pa s;
hŋpunika viskositas ing mburi tataran pisanan, Pa s.
2.3 Asil lan Diskusi
2.3.1 Pengaruh wektu geser ing sifat rheologi saka sistem senyawa
Ing tingkat nyukur pancet, viskositas nyoto bisa nuduhake tren beda karo nambah wektu nyukur. Figure 2-1 nuduhake kurva khas viskositas versus wektu ing HPMC / sistem senyawa HPS. Bisa dideleng saka gambar kasebut yen kanthi ekstensi wektu shearing, viskositas sing katon mudhun terus. Nalika wektu shearing tekan udakara 500 s, viskositas tekan negara stabil, sing nuduhake yen viskositas sistem senyawa ing shearing kacepetan dhuwur duwe nilai tartamtu. Ketergantungan wektu, yaiku, thixotropy dipamerake ing sawetara wektu tartamtu.
Mulane, nalika nyinaoni hukum variasi viskositas sistem senyawa kanthi tingkat geser, sadurunge tes geser nyata stabil, periode pre-shearing kacepetan dhuwur dibutuhake kanggo ngilangi pengaruh thixotropy ing sistem senyawa. . Mangkono, hukum variasi viskositas kanthi tingkat geser minangka faktor tunggal dipikolehi. Ing eksperimen iki, viskositas kabeh conto tekan kahanan ajeg sadurunge 1000 s ing tingkat nyukur dhuwur saka 800 1/s karo wektu, kang ora plotted kene. Mulane, ing desain eksperimen mangsa ngarep, pre-shearing kanggo 1000 s ing tingkat nyukur dhuwur saka 800 1 / s diadopsi kanggo ngilangi efek thixotropy kabeh conto.
2.3.2 Pengaruh konsentrasi ing sifat rheologi saka sistem senyawa
Umumé, viskositas solusi polimer mundhak kanthi nambah konsentrasi larutan. Figure 2-2 nuduhake efek konsentrasi ing katergantungan tingkat geser saka viskositas formulasi HPMC / HPS. Saka gambar kasebut, kita bisa ndeleng manawa ing tingkat geser sing padha, viskositas sistem senyawa mundhak kanthi bertahap kanthi nambah konsentrasi larutan. Viskositas solusi senyawa HPMC / HPS kanthi konsentrasi sing beda-beda mudhun kanthi bertahap kanthi nambah tingkat geser, nuduhake fenomena penipisan geser sing jelas, sing nuduhake yen solusi senyawa kanthi konsentrasi sing beda kalebu cairan pseudoplastik. Nanging, ketergantungan tingkat geser saka viskositas nuduhake tren sing beda karo owah-owahan konsentrasi solusi. Nalika konsentrasi solusi kurang, fenomena thinning shear saka solusi komposit cilik; kanthi nambah konsentrasi solusi, fenomena penipisan geser saka solusi komposit luwih jelas.
2.3.2.1 Pengaruh konsentrasi ing viskositas geser nol sistem senyawa
Kurva tingkat viskositas-nyukur sistem senyawa ing konsentrasi sing beda-beda dipasang dening model Carren, lan viskositas nol geser saka solusi senyawa diekstrapolasi (0.9960 < R₂< 0.9997). Pengaruh konsentrasi ing viskositas larutan senyawa bisa ditliti maneh kanthi nyinaoni hubungan antara viskositas geser nol lan konsentrasi. Saka Figure 2-3, bisa dideleng yen hubungan antarane viskositas nol-shear lan konsentrasi larutan senyawa kasebut miturut hukum daya:
ing ngendi k lan m minangka konstanta.
Ing koordinat logaritmik dobel, gumantung saka gedhene slope m, bisa dideleng yen katergantungan ing konsentrasi nyedhiyakake rong tren sing beda. Miturut teori Dio-Edwards, ing konsentrasi sing kurang, kemiringan luwih dhuwur (m = 11,9, R2 = 0,9942), sing kalebu larutan encer; nalika ing konsentrasi dhuwur, slope punika relatif kurang (m = 2,8, R2 = 0,9822), kang belongs kanggo sub- Konsentrat solusi. Mulane, konsentrasi kritis C * saka sistem senyawa bisa ditemtokake dadi 8% liwat persimpangan saka rong wilayah kasebut. Miturut hubungan umum antarane negara beda lan konsentrasi saka polimer ing solusi, model negara molekul saka sistem senyawa HPMC / HPS ing solusi suhu kurang ngajokaken, minangka ditampilake ing Figure 2-3.
HPS minangka gel kadhemen, minangka negara gel ing suhu kurang, lan minangka negara solusi ing suhu dhuwur. Ing suhu test (25 °C), HPS minangka negara gel, kaya sing dituduhake ing area jaringan biru ing gambar; ing nalisir, HPMC punika gel panas, Ing suhu test, iku ing negara solusi, minangka ditampilake ing molekul baris abang.
Ing solusi dilute saka C <C *, ranté molekul HPMC utamané ana minangka struktur chain sawijining, lan volume tilar ndadekake rentengan kapisah saka saben liyane; malih, fase gel HPS sesambungan karo sawetara molekul HPMC kanggo mbentuk kabèh wangun lan HPMC ranté molekul sawijining ana dhewe saka saben liyane, minangka ditampilake ing Figure 2-2a.
Kanthi konsentrasi sing saya tambah, jarak antarane rantai molekul independen lan wilayah fase saya suda. Nalika konsentrasi kritis C * wis tekan, molekul HPMC sesambungan karo fase gel HPS mboko sithik nambah, lan rantai molekul HPMC sawijining wiwit nyambung karo saben liyane, mbentuk fase HPS minangka pusat gel, lan rantai molekul HPMC intertwined. lan disambungake karo siji liyane. Negara microgel ditampilake ing Figure 2-2b.
Kanthi tambah konsentrasi, C> C *, jarak antarane fase gel HPS luwih suda, lan rantai polimer HPMC sing entangled lan wilayah fase HPS dadi luwih rumit lan interaksi luwih kuat, saengga solusi kasebut nuduhake prilaku. padha karo polimer leleh, minangka ditampilake ing Fig. 2-2c.
2.3.2.2 Pengaruh konsentrasi ing prilaku fluida sistem senyawa
Hukum daya Ostwald-de Waele (pirsani rumus (2-1)) digunakake kanggo pas karo tegangan geser lan kurva laju geser (ora ditampilake ing teks) saka sistem senyawa kanthi konsentrasi sing beda, lan indeks aliran n lan koefisien viskositas. K bisa entuk. , asil pas minangka ditampilake ing Tabel 2-1.
Tabel 2-1 Indeks prilaku aliran (n) lan indeks konsistensi cairan (K) saka solusi HPS/HPMC kanthi macem-macem konsentrasi ing 25 °C
Eksponen aliran fluida Newton yaiku n = 1, eksponen aliran fluida pseudoplastik yaiku n <1, lan luwih adoh n nyimpang saka 1, luwih kuat pseudoplastik fluida, lan eksponen aliran fluida dilatant yaiku n > 1. Bisa dideleng saka Tabel 2-1 yen nilai n saka solusi senyawa karo konsentrasi beda kabeh kurang saka 1, nuduhake yen solusi senyawa iku kabeh cairan pseudoplastik. Ing konsentrasi kurang, nilai n saka solusi reconstituted cedhak 0, kang nuduhake yen solusi senyawa konsentrasi kurang cedhak karo adi Newtonian, amarga ing solusi senyawa konsentrasi kurang, rantai polimer ana independen siji liyane. Kanthi paningkatan konsentrasi solusi, nilai n sistem senyawa mboko sithik, sing nuduhake yen paningkatan konsentrasi nambah prilaku pseudoplastik saka solusi senyawa. Interaksi kayata entanglement dumadi ing antarane lan karo fase HPS, lan prilaku alirane luwih cedhak karo leleh polimer.
Ing konsentrasi kurang, koefisien viskositas K saka sistem senyawa cilik (C <8%, K <1 Pa·sn), lan kanthi nambah konsentrasi, nilai K sistem senyawa mundhak, nuduhake yen viskositas saka sistem senyawa melorot, kang konsisten karo katergantungan konsentrasi saka nul viskositas geser.
2.3.3 Pengaruh rasio compounding ing sifat rheological sistem compounding
Fig. 2-4 Viskositas vs. laju geser larutan HPMC/HPS kanthi rasio campuran beda ing 25 °C
Tabel 2-2 Indeks prilaku aliran (n) lan indeks konsistensi fluida (K) saka solusi HPS/HPMC kanthi rasio campuran macem-macem ing 25 °
Tokoh 2-4 nuduhake efek saka rasio compounding ing katergantungan geser saka HPMC / HPS compounding viskositas solusi. Bisa dideleng saka gambar sing viskositas saka sistem senyawa karo isi HPS kurang (HPS <20%) ora owah-owahan substansial karo mundhak saka tingkat geser, utamané amarga ing sistem senyawa karo isi HPS kurang, HPMC ing solusi negara. ing suhu kurang yaiku fase terus-terusan; viskositas sistem senyawa karo isi HPS dhuwur mboko sithik sudo karo Tambah saka tingkat nyukur, nuduhake kedadean thinning nyukur cetha, kang nuduhake yen solusi senyawa punika adi pseudoplastic. Ing tingkat nyukur padha, viskositas solusi senyawa mundhak karo nambah isi HPS, kang utamané amarga HPS ing negara gel luwih kenthel ing suhu kurang.
Nggunakake hukum daya Ostwald-de Waele (pirsani rumus (2-1)) kanggo pas karo kurva tegangan-geser geser (ora ditampilake ing teks) saka sistem senyawa karo rasio senyawa beda, eksponen aliran n lan koefisien viskositas. K, asil pas ditampilake ing Tabel 2-2. Bisa dideleng saka tabel yen 0,9869 < R2 < 0,9999, asil pas luwih apik. Indeks aliran n sistem senyawa sudo mboko sithik karo nambah isi HPS, nalika koefisien viskositas K nuduhake gaya mboko sithik nambah karo nambah isi HPS, nuduhake yen tambahan HPS ndadekake solusi senyawa luwih kenthel lan angel kanggo mili. . Tren iki konsisten karo asil riset Zhang, nanging kanggo rasio compounding sing padha, nilai n saka solusi compounded luwih dhuwur tinimbang asil Zhang [305], sing utamane amarga pre-shearing ditindakake ing eksperimen iki kanggo ngilangi efek thixotropy. diilangi; asil Zhang minangka asil saka tumindak gabungan saka thixotropy lan tingkat nyukur; misahake rong cara kasebut bakal dirembug kanthi rinci ing Bab 5.
2.3.3.1 Pengaruh rasio compounding ing viskositas geser nol sistem compounding
Hubungan antara sifat rheologis sistem senyawa polimer homogen lan sifat rheologis komponen ing sistem kasebut cocog karo aturan penjumlahan logaritmik. Kanggo sistem senyawa loro-komponen, hubungan antarane sistem majemuk lan saben komponen bisa digambarake kanthi persamaan ing ngisor iki:
Antarane wong-wong mau, F minangka parameter properti rheologis saka sistem kompleks;
F1, F2 minangka paramèter rheologis komponen 1 lan komponen 2;
∅1 lan ∅2 minangka pecahan massa komponen 1 lan komponen 2, lan ∅1 ∅2.
Mulane, viskositas nul-nyukur saka sistem senyawa sawise compounding karo rasio compounding beda bisa diwilang miturut prinsip penjumlahan logaritmik kanggo ngetung Nilai prediksi cocog. Nilai eksperimen saka solusi senyawa kanthi rasio senyawa sing beda isih diekstrapolasi kanthi pas karo kurva viskositas-shear rate. Nilai prediksi saka viskositas geser nol saka sistem senyawa HPMC / HPS karo rasio senyawa beda dibandhingake karo Nilai eksperimen, minangka ditampilake ing Figure 2-5.
Bagean garis putus-putus ing gambar kasebut minangka nilai ramalan saka viskositas geser nol saka solusi senyawa sing dipikolehi dening aturan jumlah logaritma, lan grafik garis titik minangka nilai eksperimen sistem senyawa kanthi rasio compounding sing beda. Bisa dideleng saka gambar yen nilai eksperimen saka solusi senyawa nuduhake sisihan positif-negatif tartamtu relatif marang aturan compounding, nuduhake yen sistem senyawa ora bisa entuk kompatibilitas termodinamika, lan sistem senyawa punika phase-dispersi terus ing. suhu kurang Struktur "pulo segara" saka sistem rong fase; lan kanthi nyuda terus-terusan rasio compounding HPMC / HPS, fase terus-terusan sistem compounding diganti sawise rasio compounding 4:6. Bab kasebut ngrembug panliten kanthi rinci.
Bisa dideleng kanthi cetha saka gambar yen rasio senyawa HPMC / HPS gedhe, sistem senyawa duwe panyimpangan negatif, sing bisa uga amarga HPS viskositas dhuwur disebarake ing negara fase buyar ing viskositas ngisor HPMC terus fase tengah. . Kanthi nambah isi HPS, ana panyimpangan positif ing sistem senyawa, sing nuduhake yen transisi fase terus-terusan dumadi ing sistem senyawa ing wektu iki. HPS karo viskositas dhuwur dadi phase terus saka sistem senyawa, nalika HPMC buyar ing phase terus saka HPS ing negara liyane seragam.
2.3.3.2 Pengaruh rasio compounding marang prilaku fluida sistem compounding
Tokoh 2-6 nuduhake n indeks aliran saka sistem compounded minangka fungsi isi HPS. Wiwit indeks aliran n dipasang saka koordinat log-logaritmik, n iki minangka jumlah linear. Bisa dideleng saka gambar yen kanthi nambah isi HPS, indeks aliran n sistem senyawa mboko sithik, nuduhake yen HPS nyuda sifat cairan Newton saka solusi senyawa lan ningkatake prilaku cairan pseudoplastik. Sisih ngisor minangka negara gel kanthi viskositas sing luwih dhuwur. Saka pethikan kasebut uga bisa dideleng yen sesambungan antarane indeks alir sistem majemuk lan isi HPS jumbuh karo sesambungan linier (R2 yaiku 0,98062), iki nuduhake yen sistem majemuk nduweni kompatibilitas kang apik.
2.3.3.3 Pengaruh rasio compounding marang koefisien viskositas sistem compounding
Gambar 2-7 nuduhake koefisien viskositas K saka solusi majemuk minangka fungsi saka isi HPS. Bisa dideleng saka gambar kasebut yen nilai K HPMC murni cilik banget, dene nilai K HPS murni paling gedhe, sing ana hubungane karo sifat gel HPMC lan HPS, sing ana ing larutan lan kondisi gel masing-masing ing suhu kurang. Nalika isi komponen viskositas kurang dhuwur, yaiku, nalika isi HPS kurang, koefisien viskositas solusi senyawa cedhak karo komponen HPMC kurang viskositas; nalika isi komponen dhuwur-viskositas dhuwur, Nilai K saka solusi senyawa mundhak karo Tambah isi HPS tambah Ngartekno, kang nuduhake yen HPS nambah viskositas HPMC ing suhu kurang. Iki utamané nuduhake kontribusi viskositas fase terus-terusan kanggo viskositas sistem senyawa. Ing macem-macem kasus ing ngendi komponen viskositas kurang minangka fase kontinu lan komponen viskositas dhuwur minangka fase kontinu, kontribusi viskositas fase kontinu kanggo viskositas sistem senyawa jelas beda. Nalika HPMC kurang viskositas minangka fase terus-terusan, viskositas sistem senyawa utamane nggambarake kontribusi viskositas fase sing terus-terusan; lan nalika HPS viskositas dhuwur minangka fase terus-terusan, HPMC minangka fase kasebar bakal ngurangi viskositas HPS viskositas dhuwur. efek.
2.3.4 Thixotropy
Thixotropy bisa digunakake kanggo ngevaluasi stabilitas zat utawa macem-macem sistem, amarga thixotropy bisa entuk informasi babagan struktur internal lan tingkat karusakan ing gaya shearing [323-325]. Thixotropy bisa digandhengake karo efek temporal lan riwayat geser sing nyebabake owah-owahan mikrostruktur [324, 326]. Metode thixotropic telung tahap digunakake kanggo nyinaoni efek rasio compounding sing beda ing sifat thixotropic saka sistem compounding. Kaya sing bisa dideleng saka Gambar 2-5, kabeh conto nuduhake derajat thixotropy sing beda. Ing tingkat geser kurang, viskositas solusi senyawa tambah akeh kanthi nambah isi HPS, sing konsisten karo owah-owahan viskositas nol-shear karo isi HPS.
Derajat pemulihan struktural DSR saka conto komposit ing wektu pemulihan sing beda-beda diitung kanthi rumus (2-3), kaya sing ditampilake ing Tabel 2-1. Yen DSR <1, sampel nduweni resistensi geser sing kurang, lan sampel thixotropic; Kosok baline, yen DSR> 1, sampel wis anti-thixotropy. Saka tabel, kita bisa ndeleng sing Nilai DSR saka HPMC murni dhuwur banget, meh 1, iki amarga molekul HPMC punika chain kaku, lan wektu istirahat cendhak, lan struktur mbalekake cepet ing pasukan nyukur dhuwur. Nilai DSR HPS relatif kurang, sing nandheske sifat thixotropic sing kuwat, utamane amarga HPS minangka rantai fleksibel lan wektu istirahate dawa. Struktur kasebut ora bisa pulih kanthi lengkap sajrone wektu tes.
Kanggo solusi senyawa, ing wektu Recovery padha, nalika isi HPMC luwih saka 70%, ing DSR sudo kanthi cepet karo Tambah saka isi HPS, amarga chain molekul HPS punika chain fleksibel, lan nomer chain molekul kaku. ing sistem senyawa mundhak karo tambahan saka HPS. Yen wis suda, wektu istirahat saka bagean molekul sakabèhé saka sistem senyawa punika dipun danguaken, lan thixotropy saka sistem senyawa ora bisa mbalekake cepet ing tumindak geser dhuwur. Nalika isi HPMC kurang saka 70%, DSR mundhak kanthi nambah isi HPS, sing nuduhake yen ana interaksi antarane rantai molekul HPS lan HPMC ing sistem senyawa, sing ningkatake rigiditas molekuler sakabèhé. bagean ing sistem senyawa lan shortens wektu istirahat saka sistem senyawa wis suda, lan thixotropy suda.
Kajaba iku, ing Nilai DSR saka sistem compounded Ngartekno luwih murah tinimbang HPMC murni, kang nuduhake yen thixotropy saka HPMC wis Ngartekno apik dening compounding. Nilai DSR saka akeh conto ing sistem senyawa luwih gedhe tinimbang HPS murni, nuduhake yen stabilitas HPS saya apik nganti sawetara.
Uga bisa dideleng saka tabel yen ing wektu pemulihan sing beda-beda, nilai DSR kabeh nuduhake titik paling murah nalika isi HPMC 70%, lan nalika isi pati luwih saka 60%, nilai DSR kompleks luwih dhuwur tinimbang HPS murni. Nilai DSR ing 10 s kabeh conto banget cedhak karo nilai DSR final, kang nuduhake yen struktur sistem gabungan Sejatine rampung paling saka tugas Recovery struktur ing 10 s. Wigati dicathet yen conto komposit kanthi isi HPS sing dhuwur nuduhake tren nambah ing wiwitan lan banjur mudhun kanthi prolongation wektu pemulihan, sing nuduhake yen conto komposit uga nuduhake tingkat thixotropy tartamtu ing tumindak geser kurang, lan strukture luwih ora stabil.
Analisis kualitatif saka thixotropy telung tahap konsisten karo asil tes dering thixotropic sing dilapurake, nanging asil analisis kuantitatif ora konsisten karo asil tes dering thixotropic. Thixotropy sistem senyawa HPMC/HPS diukur kanthi metode cincin thixotropic kanthi nambah konten HPS [305]. Degenerasi pisanan mudhun lan banjur tambah. Tes cincin thixotropic mung bisa spekulasi anane fenomena thixotropic, nanging ora bisa konfirmasi, amarga cincin thixotropic minangka asil aksi simultan saka wektu geser lan laju geser [325-327].
2.4 Ringkesan bab iki
Ing bab iki, HPMC gel termal lan HPS gel kadhemen digunakake minangka bahan baku utama kanggo mbangun sistem gabungan loro-phase saka kadhemen lan panas gel. Pengaruh sifat rheologis kayata viskositas, pola aliran lan thixotropy. Miturut hubungan umum antarane negara beda lan konsentrasi polimer ing solusi, model negara molekul sistem senyawa HPMC / HPS ing solusi suhu kurang. Miturut prinsip penjumlahan logaritmik saka sifat-sifat komponen sing beda ing sistem majemuk, kompatibilitas sistem majemuk ditliti. Temuan utama yaiku kaya ing ngisor iki:
- Sampel senyawa kanthi konsentrasi sing beda-beda kabeh nuduhake tingkat penipisan geser tartamtu, lan tingkat penipisan geser tambah kanthi nambah konsentrasi.
- Kanthi paningkatan konsentrasi, indeks aliran sistem majemuk mudhun, lan viskositas nol-nyukur lan koefisien viskositas tambah, nuduhake yen prilaku kaya padhet saka sistem senyawa wis meningkat.
- Ana konsentrasi kritis (8%) ing sistem senyawa HPMC / HPS, ing ngisor konsentrasi kritis, rantai molekul HPMC lan wilayah fase gel HPS ing solusi senyawa dipisahake saka siji liyane lan ana kanthi bebas; nalika konsentrasi kritis wis tekan, ing solusi senyawa A negara microgel dibentuk karo fase HPS minangka pusat gel, lan rantai molekul HPMC intertwined lan disambungake kanggo saben liyane; ndhuwur konsentrasi kritis, chain macromolecular HPMC rame lan intertwining karo wilayah phase HPS luwih Komplek, lan interaksi luwih Komplek. luwih kuat, supaya solusi tumindak kaya polimer nyawiji.
- Rasio compounding duweni pangaruh sing signifikan marang sifat rheologi saka solusi senyawa HPMC/HPS. Kanthi nambah isi HPS, kedadean thinning nyukur saka sistem senyawa luwih ketok, indeks aliran mboko sithik sudo, lan viskositas nul-nyukur lan koefisien viskositas mundhak mboko sithik. mundhak, nuduhake yen prilaku ngalangi-kaya Komplek wis Ngartekno apik.
- Viskositas nol geser saka sistem senyawa nuduhake sisih positif-negatif tartamtu relatif kanggo aturan penjumlahan logaritmik. Sistem senyawa punika sistem loro-phase karo phase-dispersed phase terus "segara-pulo" struktur ing suhu kurang, lan, Minangka HPMC / HPS rasio compounding melorot sawise 4: 6, diganti phase terus saka sistem compounding.
- Ana hubungan linear antarane indeks aliran lan rasio compounding saka solusi compounded karo rasio compounding beda, kang nuduhake yen sistem compounding wis kompatibilitas apik.
- Kanggo sistem senyawa HPMC / HPS, nalika komponen viskositas kurang minangka fase kontinu lan komponen viskositas dhuwur minangka fase kontinu, kontribusi viskositas fase kontinu kanggo viskositas sistem senyawa beda banget. Nalika HPMC kurang viskositas minangka fase terus-terusan, viskositas sistem senyawa utamane nuduhake kontribusi viskositas fase terus-terusan; nalika HPS viskositas dhuwur minangka fase terus-terusan, HPMC minangka fase disperse bakal ngurangi viskositas HPS viskositas dhuwur. efek.
- Thixotropy telung tahap digunakake kanggo nyinaoni efek rasio compounding ing thixotropy saka sistem compounded. Thixotropy saka sistem compounded nuduhake gaya pisanan mudun lan banjur nambah karo nyuda saka HPMC / HPS rasio compounding.
- Asil eksperimen ing ndhuwur nuduhake yen liwat compounding HPMC lan HPS, sifat rheological saka loro komponen, kayata viskositas, kedadean thinning geser lan thixotropy, wis imbang kanggo ombone tartamtu.
Bab 3 Persiapan lan Sifat-sifat Film Komposit Edible HPMC/HPS
Polymer compounding minangka cara sing paling efektif kanggo entuk komplementaritas kinerja multi-komponen, ngembangake bahan anyar kanthi kinerja sing apik, nyuda rega produk, lan nggedhekake sawetara aplikasi bahan [240-242, 328]. Banjur, amarga beda struktur molekul tartamtu lan entropi konformasi antarane polimer sing beda-beda, umume sistem senyawa polimer ora kompatibel utawa sebagian kompatibel [11, 12]. Sifat mekanik lan sifat makroskopik liyane saka sistem senyawa polimer raket banget karo sifat fisikokimia saben komponen, rasio compounding saben komponen, kompatibilitas antarane komponen, lan struktur mikroskopik internal lan faktor liyane [240, 329].
Saka sudut pandang struktur kimia, HPMC lan HPS minangka curdlan hidrofilik, duwe unit struktur sing padha - glukosa, lan diowahi dening gugus fungsi sing padha - gugus hidroksipropil, saengga HPMC lan HPS kudu duwe fase sing apik. Kapasitansi. Nanging, HPMC minangka gel sing diakibatake termal, sing ana ing negara solusi kanthi viskositas sing sithik banget ing suhu sing kurang, lan mbentuk koloid ing suhu dhuwur; HPS minangka gel sing diakibatake kadhemen, yaiku gel suhu rendah lan ana ing negara solusi ing suhu dhuwur; kahanan gel lan prilaku temen ngelawan. Ing compounding saka HPMC lan HPS ora kondusif kanggo tatanan saka sistem homogen karo kompatibilitas apik. Njupuk menyang akun loro struktur kimia lan termodinamika, iku pinunjul teoretis gedhe lan nilai praktis kanggo senyawa HPMC karo HPS kanggo netepake sistem senyawa gel kadhemen-panas.
Bab iki fokus ing sinau saka sipat gawan saka komponen ing HPMC / HPS sistem senyawa gel kadhemen lan panas, rasio compounding lan asor relatif saka lingkungan ing morfologi mikroskopik, kompatibilitas lan misahake phase, mechanical, sifat optik. , lan sifat drop termal saka sistem senyawa. Lan pengaruh sifat makroskopik kayata sifat penghalang oksigen.
3.1 Bahan lan Peralatan
3.1.1 Materi eksperimen utama
3.1.2 Instrumen lan peralatan utama
3.2 Metode eksperimen
3.2.1 Preparation saka HPMC / HPS edible film komposit
Wêdakakêna garing 15% (w/w) HPMC lan HPS dicampur karo 3% (w/w) Plasticizer polietilen glikol dicampur ing banyu deionisasi kanggo entuk cairan pembentuk film gabungan, lan film komposit HPMC/ HPS disiapake kanthi metode casting.
Cara preparation: pisanan nimbang HPMC lan HPS wêdakakêna garing, lan nyampur mau miturut rasio beda; banjur tambahake menyang banyu 70 °C, lan aduk kanthi cepet ing 120 rpm / min suwene 30 menit kanggo mbubarake HPMC kanthi lengkap; banjur panas solusi kanggo Ndhuwur 95 °C, nglakoake cepet ing kacepetan padha kanggo 1 h kanggo rampung gelatinize HPS; sawise gelatinisasi rampung, suhu solusi dikurangi kanthi cepet nganti 70 ° C, lan solusi kasebut diaduk kanthi kecepatan alon 80 rpm / min kanggo 40 menit. Dibubarake kanthi lengkap HPMC. Tuang 20 g larutan campuran film menyang sajian petri polistirena kanthi diameter 15 cm, tuangake rata, lan garing ing suhu 37 °C. Film sing garing dikupas saka disk kanggo entuk membran komposit sing bisa ditonton.
Film sing bisa diobati kabeh diimbangi ing asor 57% luwih saka 3 dina sadurunge dites, lan bagean film sing bisa diobati sing digunakake kanggo uji properti mekanik diimbangi kanthi kelembapan 75% luwih saka 3 dina.
3.2.2 Mikromorfologi film komposit edible HPMC/HPS
3.2.2.1 Prinsip analisis mikroskop elektron scanning
Gun elektron ing ndhuwur Scanning Electron Microscopy (SEM) bisa ngetokake jumlah elektron sing dhuwur. Sawise dikurangi lan fokus, bisa mbentuk sinar elektron kanthi energi lan intensitas tartamtu. Didorong dening medan magnet saka coil scanning, miturut urutan wektu lan papan tartamtu Pindai permukaan sampel kanthi titik. Amarga bedane karakteristik permukaan mikro-area, interaksi antarane sampel lan sinar elektron bakal ngasilake sinyal elektron sekunder kanthi intensitas sing beda-beda, sing diklumpukake dening detektor lan diowahi dadi sinyal listrik, sing digedhekake dening video. lan input menyang Kothak tabung gambar, sawise nyetel padhange tabung gambar, gambar elektron sekunder bisa dipikolehi sing bisa nggambarake morfologi lan karakteristik wilayah mikro ing permukaan sampel. Dibandhingake karo mikroskop optik tradisional, résolusi SEM relatif dhuwur, bab 3nm-6nm saka lapisan lumahing sampel, kang luwih cocok kanggo pengamatan fitur mikro-struktur ing lumahing materi.
3.2.2.2 Metode tes
Film sing bisa ditonton dilebokake ing desikator kanggo pangatusan, lan ukuran film sing bisa ditonton dipilih, ditempelake ing panggung sampel khusus SEM kanthi adesif konduktif, banjur dilapisi emas kanthi lapisan vakum. Sajrone tes, sampel dilebokake ing SEM, lan morfologi mikroskopis saka sampel diamati lan difoto kanthi perbesaran 300 kali lan 1000 kali ing voltase percepatan sinar elektron 5 kV.
3.2.3 Transmisi cahya saka film komposit edible HPMC/HPS
3.2.3.1 Prinsip analisis spektrofotometri UV-Vis
Spektrofotometer UV-Vis bisa ngetokake cahya kanthi dawa gelombang 200 ~ 800nm lan menyinari obyek kasebut. Sawetara dawa gelombang cahya tartamtu ing cahya kedadeyan diserap dening materi, lan transisi tingkat energi vibrasi molekul lan transisi tingkat energi elektronik. Amarga saben zat nduweni struktur spasial molekul, atom lan molekul sing beda-beda, saben zat nduweni spektrum panyerepan sing spesifik, lan isi zat kasebut bisa ditemtokake utawa ditemtokake miturut tingkat absorbansi ing sawetara dawa gelombang tartamtu ing spektrum panyerepan. Mula, analisis spektrofotometri UV-Vis minangka salah sawijining cara efektif kanggo nyinaoni komposisi, struktur lan interaksi zat.
Nalika sinar cahya kena obyek, bagean saka cahya kedadean diserap dening obyek, lan bagean liyane saka cahya kedadean ditularaké liwat obyek; rasio intensitas cahya sing ditularake karo intensitas cahya kedadeyan yaiku transmitansi.
Rumus kanggo hubungan antara absorbansi lan transmitansi yaiku:
Antarane wong-wong mau, A punika absorbance;
T yaiku transmisi, %.
Penyerapan pungkasan dikoreksi kanthi seragam kanthi absorbansi × 0,25 mm / kekandelan.
3.2.3.2 Metode tes
Siapke solusi HPMC lan HPS 5%, campur miturut rasio sing beda-beda, tuangake 10 g larutan pembentuk film menyang sajian petri polistirena kanthi diameter 15 cm, lan garing ing 37 °C kanggo mbentuk film. Potong film sing bisa ditonton dadi strip persegi panjang 1mm × 3mm, lebokake ing cuvette, lan gawe film sing bisa ditonton cedhak karo tembok njero cuvette. Spektrofotometer UV-3802 UV-vis WFZ digunakake kanggo mindai sampel kanthi dawa gelombang 200-800 nm, lan saben sampel diuji kaping 5.
3.2.4 Sifat termomekanik dinamis saka film komposit edible HPMC/HPS
3.2.4.1 Prinsip analisis termomekanik dinamis
Dynamic Thermomechanical Analysis (DMA) minangka instrumen sing bisa ngukur sesambungan antarane massa lan suhu sampel ing beban kejut tartamtu lan suhu sing diprogram, lan bisa nguji sifat mekanik sampel miturut tumindak stres lan wektu gantian periodik, suhu lan suhu. sesambetan frekuensi.
Polimer molekul dhuwur nduweni sifat viskoelastik, sing bisa nyimpen energi mekanik kaya elastomer ing tangan siji, lan nggunakake energi kaya lendir ing sisih liyane. Nalika gaya bolak-balik periodik ditrapake, bagean elastis ngowahi energi dadi energi potensial lan nyimpen; nalika bagean kenthel ngowahi energi dadi energi panas lan ilang. Bahan polimer umume nuduhake rong negara kaca suhu rendah lan negara karet suhu dhuwur, lan suhu transisi antarane rong negara kasebut yaiku suhu transisi kaca. Suhu transisi kaca langsung mengaruhi struktur lan sifat bahan, lan minangka salah sawijining suhu karakteristik polimer sing paling penting.
Kanthi nganalisa sifat termomekanik dinamis polimer, viskoelastisitas polimer bisa diamati, lan paramèter penting sing nemtokake kinerja polimer bisa dipikolehi, supaya bisa ditrapake luwih apik ing lingkungan panggunaan sing nyata. Kajaba iku, analisis termomekanik dinamis sensitif banget marang transisi kaca, pamisahan fase, ikatan silang, kristalisasi lan gerakan molekuler ing kabeh tingkat segmen molekul, lan bisa entuk akeh informasi babagan struktur lan sifat polimer. Asring digunakake kanggo nyinaoni molekul polimer. prilaku gerakan. Nggunakake mode sapuan suhu DMA, kedadeyan transisi fase kayata transisi kaca bisa diuji. Dibandhingake karo DSC, DMA nduweni sensitivitas sing luwih dhuwur lan luwih cocok kanggo analisis bahan simulasi panggunaan nyata.
3.2.4.2 Metode tes
Pilih conto sing resik, seragam, warata lan ora rusak, lan potong dadi potongan persegi panjang 10mm × 20mm. Sampel dites ing mode tensile nggunakake Pydris Diamond dynamic thermomechanical analyzer saka PerkinElmer, USA. Kisaran suhu test yaiku 25 ~ 150 °C, tingkat pemanasan 2 °C / min, frekuensi 1 Hz, lan tes kasebut diulang kaping pindho kanggo saben sampel. Sajrone eksperimen, modulus panyimpenan (E') lan modulus mundhut (E") saka sampel kacathet, lan rasio modulus mundhut kanggo modulus panyimpenan, yaiku, sudut tangent tan δ, uga bisa diitung.
3.2.5 Stabilitas termal saka film komposit edible HPMC/HPS
3.2.5.1 Prinsip analisis thermogravimetric
Thermal Gravimetric Analyzer (TGA) bisa ngukur owah-owahan massa sampel kanthi suhu utawa wektu ing suhu sing diprogram, lan bisa digunakake kanggo nyinaoni penguapan, leleh, sublimasi, dehidrasi, dekomposisi lan oksidasi zat sajrone proses pemanasan. . lan fenomena fisik lan kimia liyane. Kurva hubungan antarane massa materi lan suhu (utawa wektu) sing dipikolehi langsung sawise sampel dites diarani thermogravimetric (kurva TGA). mundhut bobot lan informasi liyane. Kurva Thermogravimetric Turunan (kurva DTG) bisa dipikolehi sawise derivasi urutan pisanan saka kurva TGA, sing nuduhake owah-owahan tingkat bobot mundhut sampel sing diuji kanthi suhu utawa wektu, lan titik puncak minangka titik maksimum konstan. rate.
3.2.5.2 Metode tes
Pilih film sing bisa ditonton kanthi kekandelan seragam, potong bunder kanthi diameter sing padha karo cakram tes thermogravimetric analyzer, banjur lebokake ing disk test, lan nyoba ing atmosfer nitrogen kanthi laju aliran 20 ml / min. . Kisaran suhu 30-700 ° C, tingkat pemanasan 10 ° C / min, lan saben sampel diuji kaping pindho.
3.2.6.1 Prinsip analisis sifat tensile
3.2.6 Sifat tarik saka film komposit edible HPMC/HPS
Penguji properti mekanik bisa ngetrapake beban tegangan statis menyang spline ing sadawane sumbu longitudinal ing suhu tartamtu, kelembapan lan kahanan kacepetan nganti spline rusak. Sajrone tes kasebut, beban sing ditrapake ing spline lan jumlah deformasi dicathet dening penguji properti mekanik, lan kurva tegangan-regangan sajrone deformasi tensile spline digambar. Saka kurva tegangan-regangan, kekuatan tarik (ζt), elongasi nalika putus (εb) lan modulus elastis (E) bisa diitung kanggo ngevaluasi sifat tarik film.
Hubungan stres-regangan bahan umume bisa dipérang dadi rong bagéan: wilayah deformasi elastis lan wilayah deformasi plastik. Ing zona deformasi elastis, kaku lan galur materi duwe hubungan linear, lan deformasi ing wektu iki bisa dibalekake kanthi lengkap, sing selaras karo hukum Cook; ing zona deformasi plastik, kaku lan galur materi ora linear maneh, lan deformasi sing ana ing wektu iki ora bisa dibalèkaké, pungkasanipun materi break.
Formula perhitungan kekuatan tarik:
Where: punika kekuatan tarik, MPa;
p yaiku beban maksimal utawa beban putus, N;
b punika jembaré sampel, mm;
d = ketebalan sampel, mm
Rumus kanggo ngitung elongasi nalika istirahat:
Where: εb punika elongation ing break, %;
L minangka jarak antarane garis tandha nalika sampel pecah, mm;
L0 punika dawa gauge asli saka sampel, mm.
Rumus perhitungan modulus elastis:
Antarane: E yaiku modulus elastis, MPa;
ζ minangka tekanan, MPa;
ε yaiku galur.
3.2.6.2 Metode tes
Pilih conto sing resik, seragam, warata lan ora rusak, deleng standar nasional GB13022-91, lan potong dadi splines berbentuk dumbbell kanthi dawa total 120mm, jarak awal antarane peralatan 86mm, jarak antarane tandha 40mm, lan ambane 10mm. Splines diselehake ing 75% lan 57% (ing atmosfer jenuh natrium klorida lan larutan natrium bromida) kelembapan, lan diseimbangkan luwih saka 3 dina sadurunge diukur. Ing eksperimen iki, tester properti mekanik ASTM D638, 5566 saka Instron Corporation saka Amerika Serikat lan klem pneumatik 2712-003 digunakake kanggo tes. Kacepetan tensile yaiku 10 mm / min, lan sampel diulang kaping 7, lan nilai rata-rata diitung.
3.2.7 Permeabilitas oksigen saka film komposit edible HPMC/HPS
3.2.7.1 Prinsip analisis permeabilitas oksigen
Sawise sampel test dipasang, rongga test dipérang dadi rong bagéan, A lan B; aliran oksigen kemurnian dhuwur kanthi tingkat aliran tartamtu dilewati menyang rongga A, lan aliran nitrogen kanthi tingkat aliran tartamtu dilewati menyang rongga B; sak proses test, rongga A Oksigen permeates liwat sampel menyang growong B, lan oksigen infiltrated menyang growong B digawa dening aliran nitrogen lan ninggalake growong B kanggo tekan sensor oksigen. Sensor oksigen ngukur isi oksigen ing aliran nitrogen lan ngasilake sinyal listrik sing cocog, saéngga ngitung oksigen sampel. transmisi.
3.2.7.2 Metode tes
Pilih film komposit sing bisa ditonton sing ora rusak, potong dadi conto sing bentuke berlian 10,16 x 10,16 cm, tutupi permukaan pinggir klem nganggo pelumas vakum, lan jepitan conto ing blok uji. Diuji miturut ASTM D-3985, saben sampel duwe area uji 50 cm2.
3.3 Asil lan Diskusi
3.3.1 Analisis struktur mikro saka film komposit edible
Interaksi antarane komponen cairan pembentuk film lan kondisi pangatusan-nemtokake struktur final film lan mengaruhi macem-macem sifat fisik lan kimia film kasebut [330, 331]. Sifat gel lan rasio compounding saben komponen bisa mengaruhi morfologi senyawa, sing luwih mengaruhi struktur permukaan lan sifat akhir membran [301, 332]. Mulane, analisis mikrostruktural film bisa nyedhiyakake informasi sing relevan babagan susunan ulang molekul saben komponen, sing bisa mbantu kita luwih ngerti sifat penghalang, sifat mekanik, lan sifat optik film kasebut.
Mikrograf mikroskop elektron pemindai lumahing saka film sing bisa ditonton HPS/HPMC kanthi rasio sing beda ditampilake ing Gambar 3-1. Minangka bisa dideleng saka Figure 3-1, sawetara conto nuduhake retakan mikro ing permukaan, sing bisa disebabake dening ngurangi kelembapan ing sampel sajrone tes, utawa kanthi serangan sinar elektron ing rongga mikroskop [122]. , 139]. Ing tokoh, membran HPS murni lan HPMC murni. Membran kasebut nuduhake permukaan mikroskopis sing relatif Gamelan, lan struktur mikro membran HPS murni luwih homogen lan luwih alus tinimbang membran HPMC murni, sing bisa uga amarga makromolekul pati (molekul amilosa lan molekul amilopektin) sajrone proses pendinginan.) entuk susunan ulang molekul sing luwih apik. ing larutan banyu. Akeh panaliten nuduhake yen sistem amilosa-amilopektin-banyu ing proses pendinginan
Bisa uga ana mekanisme kompetitif antarane pembentukan gel lan pamisahan fase. Yen tingkat pemisahan fase luwih murah tinimbang tingkat pembentukan gel, pemisahan fase ora bakal kedadeyan ing sistem, yen ora, pemisahan fase bakal kedadeyan ing sistem [333, 334]. Kajaba iku, nalika isi amilosa ngluwihi 25%, gelatinisasi amilosa lan struktur jaringan amilosa sing terus-terusan bisa nyandhet tampilan pemisahan fase [334]. Kandungan amilosa HPS sing digunakake ing makalah iki yaiku 80%, luwih dhuwur tinimbang 25%, saengga luwih apik nggambarake fenomena yen membran HPS murni luwih homogen lan luwih alus tinimbang membran HPMC murni.
Bisa dideleng saka perbandingan tokoh sing lumahing kabeh film komposit relatif atos, lan sawetara bumps ora duwe aturan baku kasebar, nuduhake yen ana jurusan tartamtu saka immiscibility antarane HPMC lan HPS. Kajaba iku, membran komposit kanthi konten HPMC sing dhuwur nuduhake struktur sing luwih homogen tinimbang sing duwe konten HPS sing dhuwur. Kondensasi adhedhasar HPS ing suhu pembentukan film 37 °C
Adhedhasar sifat gel, HPS nampilake negara gel kenthel; nalika adhedhasar sifat gel termal saka HPMC, HPMC presented negara solusi banyu-kaya. Ing membran komposit kanthi isi HPS dhuwur (7: 3 HPS / HPMC), HPS kenthel minangka fase terus-terusan, lan HPMC kaya banyu disebarake ing fase kontinu HPS kanthi viskositas dhuwur minangka fase sing disebar, sing ora kondusif. kanggo distribusi seragam saka fase kasebar; Ing film gabungan karo isi HPMC dhuwur (3: 7 HPS / HPMC), HPMC kurang viskositas ngowahi dadi phase terus, lan HPS kenthel buyar ing phase HPMC kurang viskositas minangka phase buyar, kang kondusif kanggo pembentukan fase homogen. sistem senyawa.
Bisa dideleng saka tokoh kasebut sanajan kabeh film komposit nuduhake struktur permukaan sing kasar lan ora homogen, ora ana antarmuka fase sing jelas, sing nuduhake HPMC lan HPS duwe kompatibilitas sing apik. Ing HPMC / film komposit pati tanpa plasticizers kayata PEG nuduhake misahake phase ketok [301], mangkono nuduhake yen loro modifikasi hydroxypropyl pati lan PEG plasticizers bisa nambah kompatibilitas saka komposit -sistem.
3.3.2 Analisis sifat optik saka film komposit sing bisa ditonton
Properti transmisi cahya saka film komposit sing bisa ditonton saka HPMC / HPS kanthi rasio sing beda-beda diuji kanthi spektrofotometer UV-vis, lan spektrum UV ditampilake ing Gambar 3-2. Sing luwih gedhe nilai transmitansi cahya, luwih seragam lan transparan film kasebut; Kosok baline, sing cilik Nilai transmitansi cahya, liyane ora rata lan opaque film punika. Bisa dideleng saka Figure 3-2 (a) sing kabeh film gabungan nuduhake gaya padha karo Tambah saka dawa gelombang mindhai ing dawa gelombang lengkap sawetara mindhai, lan transmitansi cahya mundhak mboko sithik karo Tambah saka dawa gelombang. Ing 350nm, kurva cenderung dataran tinggi.
Pilih transmitansi ing dawa gelombang 500nm kanggo mbandhingake, kaya sing ditampilake ing Gambar 3-2(b), transmitansi film HPS murni luwih murah tinimbang film HPMC murni, lan kanthi nambah isi HPMC, transmitansi mudhun dhisik, banjur tambah sawise tekan nilai minimal. Nalika isi HPMC tambah nganti 70%, transmisi cahya film komposit luwih gedhe tinimbang HPS murni. Dikenal manawa sistem homogen bakal nuduhake transmitansi cahya sing luwih apik, lan nilai transmitansi sing diukur UV umume luwih dhuwur; bahan inhomogeneous umume luwih buram lan nduweni nilai transmitansi UV sing luwih murah. Nilai transmitansi film komposit (7:3, 5:5) luwih murah tinimbang film HPS lan HPMC murni, nuduhake yen ana tingkat pamisahan fase tartamtu ing antarane rong komponen HPS lan HPMC.
Fig. 3-2 spektrum UV ing kabeh dawa gelombang (a), lan ing 500 nm (b), kanggo film campuran HPS/HPMC. Bar kasebut nuduhake rata-rata ± standar deviasi. ac: huruf sing beda beda banget karo rasio campuran sing beda (p <0,05), ditrapake ing disertasi lengkap
3.3.3 Analisis termomekanik dinamis saka film komposit sing bisa ditonton
Gambar 3-3 nuduhake sifat termomekanik dinamis saka film sing bisa dipangan HPMC/HPS kanthi formulasi sing beda. Bisa dideleng saka Fig.. 3-3 (a) sing modulus panyimpenan (E') sudo karo Tambah isi HPMC. Kajaba iku, modulus panyimpenan kabeh conto suda mboko sithik kanthi nambah suhu, kajaba modulus panyimpenan saka film HPS murni (10:0) mundhak rada sawise suhu tambah nganti 70 °C. Ing suhu dhuwur, kanggo film gabungan karo isi HPMC dhuwur, modulus panyimpenan saka film gabungan wis gaya mudhun ketok karo Tambah saka suhu; nalika kanggo sampel karo isi HPS dhuwur, modulus panyimpenan mung sudo rada karo Tambah saka suhu.
Gambar 3-3 Modulus panyimpenan (E′) (a) lan tangen mundhut (tan δ) (b) saka film campuran HPS/HPMC
Bisa dideleng saka Figure 3-3(b) yen sampel kanthi isi HPMC luwih dhuwur tinimbang 30% (5:5, 3:7, 0:10) kabeh nuduhake puncak transisi kaca, lan kanthi nambah isi HPMC, kaca transisi suhu transisi pindhah menyang suhu dhuwur, nuduhake yen keluwesan saka chain polimer HPMC melorot. Ing sisih liya, membran HPS murni nuduhake puncak amplop sing gedhe ing sekitar 67 °C, dene membran komposit kanthi konten HPS 70% ora duwe transisi kaca sing jelas. Iki bisa uga amarga ana tingkat interaksi tartamtu antarane HPMC lan HPS, saéngga mbatesi gerakan segmen molekul HPMC lan HPS.
3.3.4 Analisis stabilitas termal saka film komposit sing bisa ditonton
Gambar 3-4 kurva TGA (a) lan kurva turunan (DTG) (b) film campuran HPS/HPMC
Stabilitas termal saka film komposit edible saka HPMC / HPS dites dening thermogravimetric analyzer. Gambar 3-4 nuduhake kurva thermogravimetric (TGA) lan kurva tingkat bobot mundhut (DTG) saka film komposit. Saka kurva TGA ing Figure 3-4 (a), bisa dideleng yen sampel membran komposit karo rasio beda nuduhake loro orane tumrap sekolah owah-owahan thermogravimetric ketok karo Tambah saka suhu. Volatilisasi banyu sing diserap dening makromolekul polisakarida ngasilake fase cilik saka bobot awak ing 30-180 °C sadurunge degradasi termal sing nyata. Salajengipun, ana fase mundhut bobot sing luwih gedhe ing 300 ~ 450 °C, ing kene fase degradasi termal HPMC lan HPS.
Saka kurva DTG ing Gambar 3-4(b), bisa dideleng yen suhu puncak degradasi termal HPS murni lan HPMC murni yaiku 338 °C lan 400 °C, lan suhu puncak degradasi termal HPMC murni yaiku luwih dhuwur tinimbang HPS, nuduhake yen stabilitas termal HPMC Luwih apik tinimbang HPS. Nalika isi HPMC 30% (7: 3), puncak siji katon ing 347 ° C, sing cocog karo puncak karakteristik HPS, nanging suhu luwih dhuwur tinimbang puncak degradasi termal HPS; nalika isi HPMC ana 70% ( 3: 7), mung puncak karakteristik HPMC katon ing 400 ° C; nalika isi HPMC ana 50%, loro puncak degradasi termal katon ing kurva DTG, 345 °C lan 396 °C, mungguh. Puncak kasebut cocog karo puncak karakteristik HPS lan HPMC, nanging puncak degradasi termal sing cocog karo HPS luwih cilik, lan loro puncak kasebut duwe owah-owahan tartamtu. Sampeyan bisa ndeleng sing paling saka membran gabungan mung nuduhake puncak siji karakteristik cocog kanggo komponen tartamtu, lan padha nutup kerugian dibandhingake membran komponen murni, kang nuduhake yen ana prabédan tartamtu antarane komponen HPMC lan HPS. tingkat kompatibilitas. Suhu puncak degradasi termal saka membran komposit luwih dhuwur tinimbang HPS murni, nuduhake yen HPMC bisa nambah stabilitas termal membran HPS nganti sawetara.
3.3.5 Analisis sifat mekanik saka film komposit sing bisa dipangan
Sifat tarik film komposit HPMC/HPS kanthi rasio sing beda-beda diukur kanthi analisa sifat mekanik ing 25 °C, kelembapan relatif 57% lan 75%. Figure 3-5 nuduhake modulus elastis (a), elongation ing break (b) lan kekuatan tarik (c) saka film komposit HPMC/HPS karo rasio beda ing asor relatif beda. Bisa dideleng saka gambar yen kelembapan relatif 57%, modulus elastis lan kekuatan tarik film HPS murni sing paling gedhe, lan HPMC murni sing paling cilik. Kanthi nambah isi HPS, modulus elastis lan kekuatan tarik film komposit tambah terus. Elongation ing break saka membran HPMC murni luwih gedhe tinimbang membran HPS murni, lan loro-lorone luwih gedhe tinimbang membran komposit.
Nalika kelembapan relatif luwih dhuwur (75%) dibandhingake karo kelembapan relatif 57%, modulus elastis lan kekuatan tarik kabeh sampel mudhun, dene elongasi nalika istirahat tambah akeh. Iki utamane amarga banyu, minangka plasticizer umum, bisa ngencerake matriks HPMC lan HPS, nyuda gaya antarane rantai polimer, lan nambah mobilitas segmen polimer. Ing asor relatif dhuwur, modulus elastis lan kekuatan tensile film HPMC murni luwih dhuwur tinimbang film HPS murni, nanging elongation ing break luwih murah, asil temen beda saka asil ing asor kurang. Wigati dicathet yen variasi sifat mekanik film komposit kanthi rasio komponen ing asor dhuwur 75% bener-bener ngelawan karo kelembapan sing kurang dibandhingake karo kasus ing kelembapan relatif 57%. Ing asor dhuwur, isi Kelembapan saka film mundhak, lan banyu ora mung duwe efek plasticizing tartamtu ing matriks polimer, nanging uga dipun promosiaken recrystallization saka pati. Dibandhingake karo HPMC, HPS wis cenderung kuwat kanggo recrystallize, supaya efek saka relatif asor ing HPS luwih saka HPMC.
Fig. 3-5 Sifat tarik film HPS/HPMC kanthi rasio HPS/HPMC sing beda-beda sing diimbangi miturut kahanan andhap asor (RH) sing beda. *: huruf nomer beda sing Ngartekno beda karo macem-macem RH, Applied ing disertasi lengkap
3.3.6 Analisis Permeabilitas Oksigen Film Komposit Edible
Film komposit sing bisa ditonton digunakake minangka bahan kemasan panganan kanggo ndawakake umur beting panganan, lan kinerja penghalang oksigen minangka salah sawijining pratondho penting. Mulane, tingkat transmisi oksigen saka film sing bisa ditonton kanthi rasio HPMC / HPS sing beda-beda diukur ing suhu 23 ° C, lan asil ditampilake ing Gambar 3-6. Bisa dideleng saka tokoh sing permeabilitas oksigen saka membran HPS murni Ngartekno luwih murah tinimbang saka membran HPMC murni, nuduhake yen membran HPS nduweni sipat alangi oksigen luwih saka membran HPMC. Amarga viskositas kurang lan orane wilayah amorf, HPMC gampang kanggo mbentuk struktur jaringan kurang Kapadhetan relatif ngeculke ing film; dibandhingake karo HPS, wis cenderung luwih kanggo recrystallize, lan iku gampang kanggo mbentuk struktur kandhel ing film. Kathah panaliten nedahaken bilih film pati gadhah sipat penghalang oksigen ingkang sae tinimbang polimer sanesipun [139, 301, 335, 336].
Gambar 3-6 Permeabilitas oksigen saka film campuran HPS/HPMC
Kajaba saka HPS bisa Ngartekno nyuda permeabilitas oksigen saka membran HPMC, lan permeabilitas oksigen saka membran komposit sudo banget karo Tambah isi HPS. Tambahan saka HPS oksigen-impermeable bisa nambah tortuosity saka saluran oksigen ing membran komposit, kang siji ndadékaké kanggo nyuda ing tingkat permeasi oksigen lan pungkasanipun kurang permeabilitas oksigen. Asil sing padha wis dilaporake kanggo pati asli liyane [139,301].
3.4 Ringkesan bab iki
Ing bab iki, nggunakake HPMC lan HPS minangka bahan mentahan utama, lan nambah polyethylene glycol minangka plasticizer, film gabungan becik ditonton HPMC / HPS karo rasio beda padha disiapake dening cara casting. Pengaruh sifat-sifat bawaan komponen lan rasio compounding ing morfologi mikroskopis saka membran komposit ditliti kanthi scanning mikroskop elektron; sifat mekanik membran komposit ditliti dening tester sifat mekanik. Pengaruh sifat bawaan komponen lan rasio compounding ing sifat alangi oksigen lan transmitansi cahya saka film komposit ditliti dening tester transmitansi oksigen lan spektrofotometer UV-vis. Mikroskopi elektron scanning, analisis termogravimetri lan analisis termal dinamis digunakake. Analisis mekanik lan metode analitis liyane digunakake kanggo nyinaoni kompatibilitas lan pemisahan fase saka sistem senyawa gel kadhemen-panas. Temuan utama yaiku kaya ing ngisor iki:
- Dibandhingake karo HPMC murni, HPS murni luwih gampang kanggo mbentuk morfologi lumahing mikroskopis homogen lan Gamelan. Iki utamane amarga penataan ulang molekuler makromolekul pati (molekul amilosa lan molekul amilopektin) sing luwih apik ing larutan pati sajrone proses pendinginan.
- Senyawa karo isi HPMC dhuwur luwih kamungkinan kanggo mbentuk struktur membran homogen. Iki utamané adhedhasar sifat gel HPMC lan HPS. Ing suhu mbentuk film, HPMC lan HPS nuduhake negara solusi viskositas kurang lan negara gel viskositas dhuwur, mungguh. Fase dispersed viskositas dhuwur disebarake ing fase kontinu viskositas rendah. , luwih gampang kanggo mbentuk sistem homogen.
- Kelembapan relatif nduweni pengaruh sing signifikan marang sifat mekanik film komposit HPMC / HPS, lan tingkat efek kasebut mundhak kanthi nambah isi HPS. Ing asor relatif ngisor, loro modulus elastis lan kekuatan tensile saka film komposit mundhak karo nambah isi HPS, lan elongation ing break saka film gabungan iku Ngartekno luwih murah tinimbang film komponen murni. Kanthi nambah asor relatif, modulus lentur lan kekuatan tensile saka film gabungan melorot, lan elongation ing break tambah Ngartekno, lan hubungan antarane sifat mechanical saka film gabungan lan rasio compounding nuduhake pola owah-owahan temen ngelawan ing beda. asor relatif. Sifat mekanik saka membran komposit kanthi rasio compounding sing beda-beda nuduhake persimpangan ing kahanan kelembapan relatif sing beda, sing menehi kamungkinan kanggo ngoptimalake kinerja produk miturut syarat aplikasi sing beda.
- Penambahan HPS sacara signifikan ningkatake sifat penghalang oksigen saka membran komposit. Permeabilitas oksigen saka membran komposit mudhun banget kanthi nambah isi HPS.
- Ing sistem senyawa gel kadhemen lan panas HPMC / HPS, ana kompatibilitas tartamtu ing antarane rong komponen kasebut. Ora ana antarmuka rong fase sing jelas ditemokake ing gambar SEM kabeh film komposit, umume film komposit mung duwe siji titik transisi kaca ing asil DMA, lan mung siji puncak degradasi termal sing katon ing kurva DTG saka sebagian besar komposit. film. Iki nuduhake yen ana deskriptif tartamtu antarane HPMC lan HPS.
Asil eksperimen ing ndhuwur nuduhake yen compounding HPS lan HPMC ora mung bisa nyuda biaya produksi HPMC edible film, nanging uga nambah kinerja. Sifat mekanik, sifat penghalang oksigen lan sifat optik saka film komposit sing bisa ditonton bisa digayuh kanthi nyetel rasio compounding saka rong komponen lan asor relatif saka lingkungan njaba.
Bab 4 Hubungan antara Mikromorfologi lan Sipat Mekanik Sistem Senyawa HPMC/HPS
Dibandhingake karo entropi pencampuran sing luwih dhuwur sajrone pencampuran logam, entropi pencampuran sajrone panyusun polimer biasane cilik banget, lan panas panyusun sajrone panyusun biasane positif, nyebabake proses panyusun polimer. Pangowahan energi bebas Gibbs positif (���>), mula, formulasi polimer cenderung mbentuk sistem rong fase sing dipisahake fase, lan formulasi polimer sing kompatibel banget arang banget [242].
Sistem senyawa sing bisa larut biasane bisa nggayuh miscibility tingkat molekuler ing termodinamika lan mbentuk senyawa homogen, mula sebagian besar sistem senyawa polimer ora bisa dicampur. Nanging, akeh sistem senyawa polimer bisa tekan kahanan sing kompatibel ing kahanan tartamtu lan dadi sistem senyawa kanthi kompatibilitas tartamtu [257].
Properti makroskopik kayata sifat mekanik sistem komposit polimer gumantung banget marang interaksi lan morfologi fase komponen kasebut, utamane kompatibilitas antarane komponen lan komposisi fase kontinyu lan dispersed [301]. Mulane, penting banget kanggo nyinaoni morfologi mikroskopis lan sifat makroskopik saka sistem komposit lan netepake hubungan ing antarane, sing penting banget kanggo ngontrol sifat bahan komposit kanthi ngontrol struktur fase lan kompatibilitas sistem komposit.
Ing proses nyinaoni morfologi lan diagram fase sistem kompleks, penting banget kanggo milih cara sing cocok kanggo mbedakake komponen sing beda. Nanging, bedane antarane HPMC lan HPS cukup angel, amarga loro-lorone nduweni transparansi sing apik lan indeks bias sing padha, saengga angel mbedakake rong komponen kasebut kanthi mikroskop optik; Kajaba iku, amarga loro-lorone minangka bahan adhedhasar karbon organik, mula loro kasebut duwe panyerepan energi sing padha, mula uga angel kanggo mindhai mikroskop elektron kanggo mbedakake pasangan komponen kasebut kanthi akurat. Spektroskopi inframerah transformasi Fourier bisa nggambarake owah-owahan ing morfologi lan diagram fase sistem kompleks protein-pati kanthi rasio area pita polisakarida ing 1180-953 cm-1 lan pita amida ing 1750-1483 cm-1 [52, 337], nanging teknik iki rumit banget lan biasane mbutuhake radiasi sinkrotron Fourier ngowahi teknik infra merah kanggo ngasilake kontras sing cukup kanggo sistem hibrida HPMC/HPS. Ana uga teknik kanggo nggayuh pemisahan komponen iki, kayata mikroskop elektron transmisi lan panyebaran sinar-X sudut cilik, nanging teknik kasebut biasane rumit [338]. Ing subyek iki, metode analisis mikroskop optik pewarnaan yodium sing prasaja digunakake, lan prinsip yen klompok pungkasan struktur heliks amilosa bisa bereaksi karo yodium kanggo mbentuk kompleks inklusi digunakake kanggo pewarna sistem senyawa HPMC / HPS kanthi pewarnaan yodium, dadi sing HPS Komponen padha dibedakake saka komponen HPMC dening werna beda ing mikroskop cahya. Mulane, metode analisis mikroskop optik pewarna yodium minangka cara riset sing prasaja lan efektif kanggo morfologi lan diagram fase sistem kompleks adhedhasar pati.
Ing bab iki, morfologi mikroskopik, distribusi fase, transisi fase lan struktur mikro liyane saka sistem senyawa HPMC/HPS diteliti kanthi cara analisis mikroskop optik pewarnaan yodium; lan sifat mekanik lan sifat makroskopik liyane; lan liwat analisis korélasi morfologi mikroskopis lan sifat makroskopik saka konsentrasi solusi sing beda lan rasio compounding, hubungan antarane struktur mikro lan sifat makroskopik saka sistem senyawa HPMC / HPS ditetepake, kanggo ngontrol HPMC / HPS. Nyedhiyakake basis kanggo sifat-sifat bahan komposit.
4.1 Bahan lan Peralatan
4.1.1 Materi eksperimen utama
4.2 Metode eksperimen
4.2.1 Preparation saka HPMC / solusi senyawa HPS
Siapke solusi HPMC lan solusi HPS ing konsentrasi 3%, 5%, 7% lan 9%, ndeleng 2.2.1 kanggo cara preparation. Nyampur solusi HPMC lan solusi HPS miturut 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 Rasio sing beda-beda dicampur kanthi kecepatan 250 rmp / min ing 21 ° C sajrone 30 menit, lan solusi campuran kanthi konsentrasi sing beda lan rasio sing beda-beda.
4.2.2 Preparation saka membran komposit HPMC / HPS
Waca 3.2.1.
4.2.3 Persiapan kapsul komposit HPMC/HPS
Deleng solusi sing disiapake kanthi cara ing 2.2.1, gunakake cetakan stainless steel kanggo dicelup, lan garing ing 37 °C. Tarik kapsul sing garing, potong keluwihan, lan sijine bebarengan kanggo mbentuk pasangan.
4.2.4 mikroskop optik film komposit HPMC/HPS
4.2.4.1 Prinsip Analisis Mikroskop Optik
Mikroskop optik nggunakake prinsip optik nggedhekake pencitraan kanthi lensa cembung, lan nggunakake rong lensa konvergen kanggo nggedhekake sudut bukaan zat cilik sing ana ing mripat, lan nggedhekake ukuran zat cilik sing ora bisa dingerteni dening mripat manungsa. nganti ukuran zat bisa diweruhi dening mripat manungsa.
4.2.4.2 Metode tes
Solusi senyawa HPMC/HPS saka konsentrasi lan rasio compounding sing beda-beda dijupuk ing 21 °C, dicelupake ing kaca slide, dibuwang menyang lapisan tipis, lan dikeringake ing suhu sing padha. Film kasebut diwarnai karo larutan yodium 1% (1 g yodium lan 10 g kalium iodida dilebokake ing labu volumetrik 100-mL, lan dibubarake ing etanol), diselehake ing lapangan mikroskop cahya kanggo observasi lan difoto.
4.2.5 Transmisi cahya saka film komposit HPMC/HPS
4.2.5.1 Prinsip analisis spektrofotometri UV-vis
Padha 3.2.3.1.
4.2.5.1 Metode tes
Waca 3.2.3.2.
4.2.6 Sifat tarik saka film komposit HPMC/HPS
4.2.6.1 Prinsip analisis sifat tensile
Padha 3.2.3.1.
4.2.6.1 Metode tes
Sampel diuji sawise diseimbangkan ing asor 73% suwene 48 jam. Waca 3.2.3.2 kanggo cara test.
4.3 Asil lan Diskusi
4.3.1 Pengamatan transparansi produk
Gambar 4-1 nuduhake film lan kapsul sing bisa ditonton kanthi nyampur HPMC lan HPS kanthi rasio compounding 70:30. Kaya sing bisa dideleng saka gambar kasebut, produk kasebut nduweni transparansi sing apik, sing nuduhake yen HPMC lan HPS duwe indeks bias sing padha, lan senyawa homogen bisa dipikolehi sawise nggabungake loro kasebut.
4.3.2 Gambar mikroskop optik kompleks HPMC/HPS sadurunge lan sawise pewarnaan
Gambar 4-2 nuduhake morfologi khas sadurunge lan sawise pewarnaan kompleks HPMC/HPS kanthi rasio compounding beda sing diamati ing mikroskop optik. Minangka bisa katon saka tokoh, iku angel kanggo mbedakake phase HPMC lan phase HPS ing tokoh unstained; HPMC murni sing dicelup lan HPS murni nuduhake werna unik dhewe, amarga reaksi HPS lan yodium liwat pewarnaan yodium Werna dadi luwih peteng. Mulane, rong fase ing sistem senyawa HPMC / HPS dibedakake kanthi prasaja lan jelas, sing luwih mbuktekake yen HPMC lan HPS ora bisa larut lan ora bisa mbentuk senyawa homogen. Kaya sing bisa dideleng saka gambar kasebut, nalika isi HPS saya tambah, area area peteng (fase HPS) ing tokoh kasebut terus saya tambah kaya sing dikarepake, saéngga ngonfirmasi manawa pangaturan ulang rong fase dumadi sajrone proses iki. Nalika isi HPMC luwih saka 40%, HPMC presents negara phase terus, lan HPS buyar ing phase terus HPMC minangka phase buyar. Ing kontras, nalika isi HPMC luwih murah tinimbang 40%, HPS presents negara phase terus, lan HPMC buyar ing phase terus HPS minangka phase buyar. Mulane, ing solusi senyawa HPMC / HPS 5%, kanthi nambah isi HPS, kedadeyan sebaliknya nalika rasio senyawa HPMC / HPS 40:60. Fase kontinyu owah saka fase HPMC wiwitan menyang fase HPS mengko. Kanthi mirsani wujud fase, bisa diweruhi yen fase HPMC ing matriks HPS wujude bunder sawise dispersi, dene wujude fase HPS sing disebar ing matriks HPMC luwih ora teratur.
Kajaba iku, kanthi ngitung rasio area area werna cerah (HPMC) karo area werna peteng (HPS) ing kompleks HPMC/HPS sawise dicelup (tanpa nimbang kahanan mesophase), ditemokake area HPMC (werna cahya) / HPS (werna peteng) ing tokoh Rasio tansah luwih saka HPMC / HPS rasio senyawa nyata. Contone, ing diagram pewarnaan senyawa HPMC / HPS kanthi rasio senyawa 50:50, area HPS ing area interphase ora diitung, lan rasio area cahya / peteng yaiku 71/29. Asil iki nandheske ana akeh mesophases ing sistem gabungan HPMC / HPS.
Dikenal manawa sistem panyusun polimer sing kompatibel cukup langka amarga sajrone proses panyusun polimer, panas panyusun biasane positif lan entropi panyusun biasane owah-owahan sethithik, saengga ngasilake energi bebas sajrone owah-owahan senyawa dadi nilai positif. Nanging, ing sistem senyawa HPMC / HPS, HPMC lan HPS isih janji kanggo nuduhake jurusan luwih saka kompatibilitas, amarga HPMC lan HPS loro polysaccharides hidrofilik, duwe unit struktural padha - glukosa, lan pass gugus fungsi padha diowahi karo hidroksipropil. Fenomena pirang-pirang mesophases ing sistem senyawa HPMC / HPS uga nuduhake yen HPMC lan HPS ing senyawa kasebut nduweni kompatibilitas tartamtu, lan kedadean sing padha dumadi ing sistem campuran alkohol pati-polyvinyl karo plasticizer ditambahake. uga muncul [339].
4.3.3 Sesambungan antarane morfologi mikroskopis lan sipat makroskopis sistem majemuk
Hubungan antara morfologi, fenomena pemisahan fase, transparansi lan sifat mekanik sistem komposit HPMC/HPS ditliti kanthi rinci. Gambar 4-3 nuduhake efek isi HPS ing sifat makroskopis kayata transparansi lan modulus tarik sistem senyawa HPMC/HPS. Bisa dideleng saka gambar yen transparansi HPMC murni luwih dhuwur tinimbang HPS murni, utamane amarga rekristalisasi pati nyuda transparansi HPS, lan modifikasi hidroksipropil pati uga dadi alasan penting kanggo ngurangi transparansi. HPS [340, 341]. Bisa ditemokake saka tokoh sing transmitansi saka HPMC / sistem senyawa HPS bakal duwe nilai minimal karo prabédan isi HPS. Transmitansi saka sistem senyawa, ing sawetara isi HPS ngisor 70%, mundhak karoit nyuda kanthi nambah isi HPS; nalika isi HPS ngluwihi 70%, mundhak karo nambah isi HPS. Fenomena iki tegese sistem senyawa HPMC / HPS ora bisa dicampur, amarga fenomena pamisahan fase sistem kasebut nyebabake nyuda transmisi cahya. Kosok baline, modulus Young saka sistem senyawa uga katon minangka titik minimal kanthi proporsi sing beda, lan modulus Young terus mudhun kanthi nambah isi HPS, lan tekan titik paling murah nalika isi HPS 60%. Modulus terus nambah, lan modulus mundhak rada. Modulus Young saka sistem senyawa HPMC / HPS nuduhake nilai minimal, kang uga nuduhake yen sistem senyawa iku sistem immiscible. Titik paling saka transmitansi cahya saka HPMC / sistem senyawa HPS konsisten karo titik transisi phase saka HPMC phase terus kanggo phase buyar lan titik paling Nilai modulus Young ing Figure 4-2.
4.3.4 Pengaruh konsentrasi larutan ing morfologi mikroskopis sistem senyawa
Gambar 4-4 nuduhake efek konsentrasi solusi ing morfologi lan transisi fase sistem senyawa HPMC/HPS. Minangka bisa dideleng saka gambar, konsentrasi kurang saka 3% sistem senyawa HPMC / HPS, ing rasio senyawa HPMC / HPS punika 40:60, katon saka struktur co-terus bisa diamati; nalika ing konsentrasi dhuwur saka solusi 7%, struktur co-terus-terusan iki diamati ing tokoh karo rasio compounding 50:50. Asil iki nuduhake yen titik transisi phase saka sistem senyawa HPMC / HPS wis katergantungan konsentrasi tartamtu, lan rasio senyawa HPMC / HPS saka transisi phase mundhak karo Tambah saka konsentrasi solusi senyawa, lan HPS cenderung kanggo mbentuk phase terus. . . Kajaba iku, domain HPS sing kasebar ing fase kontinu HPMC nuduhake wujud lan morfologi sing padha karo owah-owahan konsentrasi; nalika HPMC fase buyar buyar ing HPS phase terus nuduhake wangun lan morfologi beda ing konsentrasi beda. lan kanthi nambah konsentrasi solusi, area dispersi HPMC dadi luwih ora teratur. Alesan utama kanggo fenomena iki yaiku viskositas solusi HPS luwih dhuwur tinimbang solusi HPMC ing suhu kamar, lan kecenderungan fase HPMC kanggo mbentuk negara bundher sing rapi ditindhes amarga tegangan permukaan.
4.3.5 Pengaruh konsentrasi larutan ing sifat mekanik sistem senyawa
Cocog karo morfologi Fig. 4-4, Fig. 4-5 nuduhake sifat tensile film komposit sing dibentuk ing solusi konsentrasi sing beda. Bisa dideleng saka gambar sing modulus Young lan elongation ing break saka sistem gabungan HPMC / HPS cenderung kanggo ngurangi karo nambah konsentrasi solusi, kang konsisten karo transformasi bertahap saka HPMC saka phase kontinu kanggo phase buyar ing Figure 4. -4. Morfologi mikroskopis konsisten. Wiwit modulus Young homopolimer HPMC luwih dhuwur tinimbang HPS, diprediksi modulus Young HPMC / sistem komposit HPS bakal luwih apik nalika HPMC minangka fase terus-terusan.
4.4 Ringkesan bab iki
Ing bab iki, solusi senyawa HPMC / HPS lan film komposit sing bisa ditonton kanthi konsentrasi lan rasio compounding sing beda-beda disiapake, lan morfologi mikroskopis lan transisi fase sistem senyawa HPMC / HPS diamati kanthi analisis mikroskop optik saka pewarnaan yodium kanggo mbedakake fase pati. Transmisi cahya lan sifat mekanik saka film komposit HPMC / HPS sing bisa ditonton ditliti kanthi spektrofotometer UV-vis lan penguji properti mekanik, lan efek saka konsentrasi lan rasio compounding sing beda-beda ing sifat optik lan sifat mekanik saka sistem compounding diteliti. Hubungan antara struktur mikro lan sifat makroskopik sistem senyawa HPMC/HPS ditetepake kanthi nggabungake struktur mikro sistem komposit, kayata struktur mikro, transisi fase lan pemisahan fase, lan sifat makroskopik kayata sifat optik lan sifat mekanik. Temuan utama yaiku kaya ing ngisor iki:
- Cara analisis mikroskop optik kanggo mbedakake fase pati kanthi pewarnaan yodium minangka cara sing paling gampang, langsung lan efektif kanggo nyinaoni morfologi lan transisi fase sistem senyawa adhedhasar pati. Kanthi pewarnaan yodium, fase pati katon luwih peteng lan luwih peteng ing mikroskop cahya, nalika HPMC ora diwarnai lan mulane katon luwih entheng.
- Sistem senyawa HPMC / HPS ora bisa dicampur, lan ana titik transisi fase ing sistem senyawa, lan titik transisi fase iki nduweni katergantungan rasio senyawa tartamtu lan katergantungan konsentrasi solusi.
- Sistem senyawa HPMC / HPS nduweni kompatibilitas sing apik, lan akeh mesophases sing ana ing sistem senyawa. Ing fase penengah, fase kontinyu dispersed ing fase dispersed ing negara partikel.
- Fase dispersed saka HPS ing matriks HPMC nuduhake wangun bundher padha ing konsentrasi beda; HPMC nuduhake morfologi ora duwe aturan baku ing matriks HPS, lan irregularity morfologi mundhak karo nambah konsentrasi.
- Hubungan antara struktur mikro, transisi fase, transparansi lan sifat mekanik saka sistem komposit HPMC/HPS ditetepake. a. Titik paling transparan saka sistem senyawa konsisten karo titik transisi phase saka HPMC saka phase terus kanggo phase buyar lan titik minimal nyuda saka modulus tensile. b. Modulus Young lan elongation ing break nyuda karo Tambah konsentrasi solusi, kang causally related kanggo owah-owahan morfologi saka HPMC saka phase terus kanggo phase buyar ing sistem senyawa.
Ringkesan, sifat makroskopik sistem komposit HPMC / HPS ana hubungane karo struktur morfologi mikroskopis, transisi fase, pamisahan fase lan fenomena liyane, lan sifat komposit bisa diatur kanthi ngontrol struktur fase lan kompatibilitas komposit. sistem.
Bab 5 Pengaruh Gelar Substitusi Hidroksipropil HPS ing Sifat Rheologi Sistem Senyawa HPMC/HPS
Dikenal manawa owah-owahan cilik ing struktur kimia pati bisa nyebabake owah-owahan dramatis ing sifat rheologis. Mulane, modifikasi kimia menehi kamungkinan kanggo nambah lan ngontrol sifat rheological saka produk adhedhasar pati [342]. Sabanjure, nguwasani pengaruh struktur kimia pati ing sifat rheologis bisa luwih ngerti sifat struktural produk adhedhasar pati, lan menehi basis kanggo desain pati sing diowahi kanthi sifat fungsional pati sing luwih apik [235]. Pati hidroksipropil minangka pati modifikasi profesional sing akeh digunakake ing bidang pangan lan obat. Biasane disiapake kanthi reaksi eterifikasi pati asli karo propilena oksida ing kahanan alkalin. Hydroxypropyl minangka klompok hidrofilik. Introduksi gugus kasebut menyang rantai molekul pati bisa ngrusak utawa ngrusak ikatan hidrogen intramolekul sing njaga struktur granula pati. Mulane, sifat fisikokimia saka pati hidroksipropil ana gandhengane karo derajat substitusi gugus hidroksipropil ing rantai molekuler [233, 235, 343, 344].
Kathah panaliten ingkang nyelidiki efek derajat substitusi hidroksipropil ing sifat fisikokimia pati hidroksipropil. Han et al. nyinaoni efek saka hydroxypropyl waxy starch lan hydroxypropyl cornstarch ing struktur lan karakteristik retrogradasi kue beras ketan Korea. Panaliten kasebut nemokake manawa hidroksipropilasi bisa nyuda suhu gelatinisasi pati lan nambah kapasitas nahan banyu pati. kinerja, lan sacara signifikan nyandhet fenomena penuaan pati ing kue beras ketan Korea [345]. Kaur et al. nyinaoni efek substitusi hidroksipropil ing sifat fisikokimia saka macem-macem varietas pati kentang, lan nemokake yen derajat substitusi hidroksipropil pati kentang beda-beda karo varietas sing beda-beda, lan pengaruhe ing sifat pati kanthi ukuran partikel gedhe Luwih pinunjul; reaksi hidroksipropilasi nyebabake akeh pecahan lan alur ing permukaan granula pati; substitusi hydroxypropyl bisa ningkatake sifat bengkak, kelarutan banyu lan kelarutan pati ing dimetil sulfoksida, lan nambah transparansi pati [346]. Lawal et al. nyinaoni pengaruh substitusi hidroksipropil marang sifat pati ubi jalar. Panliten kasebut nuduhake yen sawise modifikasi hidroksipropil, kapasitas pembengkakan gratis lan kelarutan pati ing banyu luwih apik; rekristalisasi lan retrogradasi pati asli dicegah; Digestibility apik [347]. Schmitz et al. nyiapake pati hidroksipropil tapioka lan ditemokake nduweni kapasitas pembengkakan lan viskositas sing luwih dhuwur, tingkat penuaan sing luwih murah, lan stabilitas beku-cair sing luwih dhuwur [344].
Nanging, ana sawetara studi babagan sifat rheologi pati hidroksipropil, lan efek modifikasi hidroksipropil ing sifat rheologis lan sifat gel sistem senyawa adhedhasar pati wis arang dilapurake nganti saiki. Chun et al. nyinaoni rheologi larutan pati beras hidroksipropil konsentrasi rendah (5%). Asil nuduhake yen efek modifikasi hydroxypropyl ing viskoelastisitas stabil lan dinamis saka solusi pati ana hubungane karo derajat substitusi, lan jumlah cilik saka substitusi hydroxypropyl Propyl bisa Ngartekno ngganti sifat rheological saka solusi pati; koefisien viskositas larutan pati nyuda kanthi paningkatan derajat substitusi, lan katergantungan suhu saka sifat rheologis mundhak kanthi kenaikan derajat substitusi hidroksipropil. Jumlah kasebut suda kanthi nambah tingkat substitusi [342]. Lee et al. nyinaoni efek substitusi hidroksipropil ing sifat fisik lan sifat rheologi pati ubi jalar, lan asil kasebut nuduhake yen kemampuan pembengkakan lan kelarutan pati ing banyu mundhak kanthi paningkatan derajat substitusi hidroksipropil; Nilai entalpi mudhun kanthi mundhake derajat substitusi hidroksipropil; koefisien viskositas, viskositas kompleks, tegangan ngasilake, viskositas kompleks lan modulus dinamis saka larutan pati kabeh nyuda kanthi paningkatan derajat substitusi hidroksipropil, indeks cairan lan faktor mundhut Iku mundhak kanthi tingkat substitusi hidroksipropil; kekuatan gel saka lem pati nyuda, stabilitas beku-thaw mundhak, lan efek sineresis mudhun [235].
Ing bab iki, efek gelar substitusi hidroksipropil HPS ing sifat rheologis lan sifat gel saka sistem senyawa gel kadhemen lan panas HPMC/HPS. Kahanan transisi penting banget kanggo pangerten sing jero babagan hubungan antarane pembentukan struktur lan sifat rheologis. Kajaba iku, mekanisme gelation saka HPMC / HPS sistem senyawa mbalikke-cooling wis preliminarily rembugan, supaya nyedhiyani sawetara panuntun dhumateng teori kanggo sistem gel mbalikke-panas-cooling liyane padha.
5.1 Bahan lan Peralatan
5.1.1 Materi eksperimen utama
5.1.2 Instrumen lan peralatan utama
5.2 Metode eksperimen
5.2.1 Preparation saka solusi senyawa
15% solusi senyawa HPMC / HPS karo rasio compounding beda (100/0, 50/50, 0/100) lan HPS karo derajat substitusi hydroxypropyl beda (G80, A939, A1081) padha disiapake. Cara nyiapake A1081, A939, HPMC lan solusi senyawa ditampilake ing 2.2.1. G80 lan solusi senyawa karo HPMC gelatinized dening aduk ing kondisi 1500psi lan 110 ° C ing autoclave, amarga pati G80 Native amilosa dhuwur (80%), lan suhu gelatinization luwih saka 100 ° C, kang ora bisa. digayuh kanthi metode gelatinisasi adus banyu asli [348].
5.2.2 Sifat rheologis saka solusi senyawa HPMC/HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda
5.2.2.1 Prinsip analisis rheologis
Padha 2.2.2.1
5.2.2.2 Metode tes modus aliran
Clamp plate paralel kanthi diameter 60 mm digunakake, lan jarak piring disetel dadi 1 mm.
- Ana metode uji aliran pra-shear lan thixotropy telung tahap. Padha 2.2.2.2.
- Metode uji aliran tanpa pre-shear dan thixotropic ring thixotropy. Suhu tes yaiku 25 °C, a. Shearing ing nambah kacepetan, geser kisaran 0-1000 s-1, shearing wektu 1 min; b. Shearing konstan, tingkat shearing 1000 s-1, wektu shearing 1 min; c. Suda kacepetan shearing, sawetara tingkat nyukur 1000-0s-1, lan wektu shearing 1 min.
5.2.2.3 Cara tes mode osilasi
Piranti piring paralel kanthi diameter 60 mm digunakake, lan jarak piring disetel dadi 1 mm.
- Sapuan variabel deformasi. Tes suhu 25 °C, frekuensi 1 Hz, deformasi 0,01-100 %.
- Scan suhu. Frekuensi 1 Hz, deformasi 0,1 %, a. Proses pemanasan, suhu 5-85 °C, tingkat pemanasan 2 °C / min; b. Proses pendinginan, suhu 85-5 °C, laju pendinginan 2 °C/menit. Segel lenga silikon digunakake ing saubengé sampel supaya ora kelangan kelembapan nalika tes.
- Sapuan frekuensi. Variasi 0,1 %, frekuensi 1-100 rad / s. Tes kasebut ditindakake ing 5 °C lan 85 °C, masing-masing, lan diimbangi ing suhu tes suwene 5 menit sadurunge dites.
Hubungan antarane modulus panyimpenan G′ lan modulus mundhut G″ saka solusi polimer lan frekuensi sudut ω nderek hukum daya:
ing ngendi n′ lan n″ minangka lereng log G′-log ω lan log G″-log ω;
G0′ lan G0″ minangka nyegat log G′-log ω lan log G″-log ω.
5.2.3 Mikroskop optik
5.2.3.1 Prinsip instrumen
Padha 4.2.3.1
5.2.3.2 Metode tes
Solusi senyawa 3% 5: 5 HPMC / HPS dijupuk ing suhu sing beda-beda 25 °C, 45 °C, lan 85 °C, dicelupake ing slide kaca sing tetep ing suhu sing padha, lan dibuwang menyang film tipis. solusi lapisan lan garing ing suhu sing padha. Film kasebut diwarnai karo larutan yodium 1%, diselehake ing lapangan mikroskop cahya kanggo observasi lan difoto.
5.3 Asil lan Diskusi
5.3.1 Analisis viskositas lan pola aliran
5.3.1.1 Metode uji alir tanpa thixotropy cincin pra-geser lan thixotropic ring
Nggunakake metode uji aliran tanpa pre-shearing lan metode thixotropic ring thixotropic, viskositas larutan senyawa HPMC / HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda-beda. Asil ditampilake ing Figure 5-1. Bisa dideleng saka tokoh kasebut yen viskositas kabeh conto nuduhake tren sing mudhun kanthi kenaikan tingkat geser miturut tumindak gaya geser, nuduhake fenomena penipisan geser tartamtu. Umume solusi polimer konsentrasi dhuwur utawa leleh ngalami disentanglement kuwat lan penataan ulang molekul ing geser, saéngga nuduhake prilaku cairan pseudoplastik [305, 349, 350]. Nanging, derajat thinning geser saka solusi senyawa HPMC / HPS saka HPS karo derajat substitusi hydroxypropyl beda beda.
Fig. 5-1 Viskositas vs laju geser solusi HPS/HPMC kanthi tingkat substitusi hidropropil HPS sing beda-beda (tanpa pra-shearing, simbol padat lan kothong nuduhake proses tingkat mundhak lan proses penurunan)
Bisa dideleng saka gambar kasebut yen viskositas lan tingkat thinning geser saka sampel HPS murni luwih dhuwur tinimbang sampel senyawa HPMC/HPS, dene tingkat thinning geser saka solusi HPMC paling murah, utamane amarga viskositas HPS. ing suhu kurang Ngartekno luwih saka HPMC. Kajaba iku, kanggo solusi senyawa HPMC / HPS kanthi rasio senyawa sing padha, viskositas mundhak kanthi gelar substitusi hidroksipropil HPS. Iki bisa uga amarga penambahan gugus hidroksipropil ing molekul pati ngrusak ikatan hidrogen antarmolekul lan kanthi mangkono ndadékaké disintegrasi granula pati. Hydroxypropylation nyuda sacara signifikan fenomena penipisan pati, lan fenomena penipisan geser pati asli sing paling jelas. Kanthi paningkatan tingkat substitusi hidroksipropil, tingkat penipisan geser HPS saya suwe saya suda.
Kabeh conto duwe cincin thixotropic ing kurva geser tegangan-geser, nuduhake yen kabeh conto duwe tingkat thixotropy tartamtu. Kekuwatan thixotropic diwakili dening ukuran area cincin thixotropic. Sing luwih thixotropic sampel [351]. Indeks aliran n lan koefisien viskositas K saka solusi sampel bisa diwilang dening hukum daya Ostwald-de Waele (pirsani persamaan (2-1)).
Tabel 5-1 Indeks prilaku alir (n) lan indeks konsistensi fluida (K) sajrone proses kenaikan tingkat lan penurunan lan area loop thixotropy saka solusi HPS/HPMC kanthi derajat substitusi hidropropil HPS sing beda ing 25 °C
Tabel 5-1 nuduhake indeks aliran n, koefisien viskositas K lan area dering thixotropic saka solusi senyawa HPMC / HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda ing proses nambah shearing lan nyuda shearing. Bisa dideleng saka tabel yen indeks aliran n kabeh sampel kurang saka 1, nuduhake yen kabeh solusi sampel minangka cairan pseudoplastik. Kanggo sistem senyawa HPMC / HPS karo gelar substitusi hidroksipropil HPS padha, indeks aliran n mundhak karo Tambah isi HPMC, nuduhake yen Kajaba saka HPMC ndadekake solusi senyawa mameraken karakteristik adi Newtonian kuwat. Nanging, kanthi nambah isi HPMC, koefisien viskositas K mudhun terus, nuduhake yen tambahan HPMC nyuda viskositas larutan senyawa, amarga koefisien viskositas K sebanding karo viskositas. Nilai n lan nilai K saka HPS murni kanthi derajat substitusi hidroksipropil sing beda-beda ing tataran geser mundhak loro-lorone mudhun kanthi paningkatan derajat substitusi hidroksipropil, nuduhake yen modifikasi hidroksipropilasi bisa ningkatake pseudoplastik pati lan nyuda Viskositas larutan pati. Ing nalisir, Nilai saka n mundhak karo Tambah saka jurusan substitusi ing mudun tataran nyukur, nuduhake yen hydroxypropylation mbenakake prilaku adi Newtonian saka solusi sawise nyukur kacepetan dhuwur. Nilai n lan nilai K saka sistem senyawa HPMC / HPS kena pengaruh dening hidroksipropilasi HPS lan HPMC, sing minangka asil saka tumindak gabungan. Dibandhingake karo tahap shearing sing saya tambah, nilai n kabeh conto ing tahap shearing sing mudhun dadi luwih gedhe, dene nilai K dadi luwih cilik, nuduhake yen viskositas solusi senyawa suda sawise nyukur kacepetan dhuwur, lan Prilaku cairan Newton saka solusi senyawa ditingkatake. .
Area ring thixotropic suda kanthi nambah isi HPMC, nuduhake yen tambahan HPMC nyuda thixotropy saka solusi senyawa lan nambah stabilitas. Kanggo solusi senyawa HPMC / HPS karo rasio compounding padha, area ring thixotropic sudo karo Tambah gelar substitusi hydroxypropyl HPS, nuduhake yen hydroxypropylation mbenakake stabilitas HPS.
5.3.1.2 Metode shearing kanthi metode pre-cutting lan telung tahap thixotropic
Metode geser kanthi pre-shear digunakake kanggo nyinaoni owah-owahan viskositas larutan senyawa HPMC/HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda karo tingkat geser. Asil ditampilake ing Figure 5-2. Bisa dideleng saka gambar yen solusi HPMC nuduhake meh ora ana shear thinning, dene conto liyane nuduhake shear thinning. Iki cocog karo asil sing dipikolehi karo metode shearing tanpa pre-shearing. Uga bisa dideleng saka gambar yen ing tingkat geser sing kurang, sampel sing diganti kanthi hidroksipropil sing dhuwur nuduhake wilayah dataran tinggi.
Fig. 5-2 Viskositas vs. laju geser solusi HPS/HPMC kanthi tingkat substitusi hidropropil HPS sing beda (kanthi pre-shearing)
Viskositas zero-shear (h0), indeks aliran (n) lan koefisien viskositas (K) sing dipikolehi kanthi pas ditampilake ing Tabel 5-2. Saka tabel, kita bisa ndeleng manawa kanggo sampel HPS murni, nilai n sing dipikolehi saka loro cara kasebut mundhak kanthi derajat substitusi, nuduhake yen prilaku kaya padhet saka larutan pati mudhun nalika tingkat substitusi mundhak. Kanthi nambah isi HPMC, n Nilai kabeh nuduhake gaya mudhun, nuduhake yen HPMC suda prilaku ngalangi-kaya solusi. Iki nuduhake yen asil analisis kualitatif saka rong metode kasebut konsisten.
Mbandhingake data sing dipikolehi kanggo sampel sing padha ing metode tes sing beda-beda, ditemokake yen nilai n sing dipikolehi sawise pre-shearing tansah luwih gedhe tinimbang sing dipikolehi kanthi metode tanpa pre-shearing, sing nuduhake yen sistem komposit sing dipikolehi dening pre-shearing. -metode nyukur minangka padhet-kaya prilaku sing luwih murah tinimbang sing diukur kanthi metode tanpa pre-shearing. Iki amarga asil pungkasan sing dipikolehi ing tes tanpa pre-shear sejatine minangka asil gabungan saka tingkat geser lan wektu geser, dene metode uji kanthi pre-shear pisanan ngilangi efek thixotropic kanthi geser dhuwur kanggo periode tartamtu. wektu. Mulane, cara iki bisa luwih akurat nemtokake fenomena thinning geser lan karakteristik aliran saka sistem senyawa.
Saka tabel, kita uga bisa ndeleng manawa kanggo rasio compounding sing padha (5: 5), nilai n sistem compounding cedhak karo 1, lan n sing wis dicukur mundhak kanthi tingkat substitusi hidroksipropil Iki nuduhake yen HPMC yaiku phase terus ing sistem senyawa, lan HPMC wis efek kuwat ing sampel pati karo jurusan substitusi hydroxypropyl kurang, kang konsisten karo asil sing Nilai n mundhak karo Tambah saka jurusan substitusi tanpa wis shearing ing nalisir. Nilai K saka sistem senyawa kanthi derajat substitusi sing beda ing rong cara kasebut padha, lan ora ana tren sing jelas, dene viskositas nul-nyukur nuduhake tren mudhun sing cetha, amarga viskositas nul-nyukur ora gumantung saka geser. rate. Viskositas intrinsik bisa kanthi akurat nggambarake sifat-sifat zat kasebut.
Fig. 5-3 Telung interval thixotropy saka solusi campuran HPS/HPMC kanthi tingkat substitusi hidropropil HPS sing beda
Cara thixotropic telung tahap digunakake kanggo nyinaoni efek saka beda derajat substitusi hidroksipropil pati hidroksipropil ing sifat thixotropic saka sistem senyawa. Bisa dideleng saka Figure 5-3 sing ing tataran geser kurang, viskositas solusi sudo karo nambah isi HPMC, lan sudo karo nambah saka jurusan substitusi, kang konsisten karo hukum nol viskositas geser.
Derajat pemulihan struktural sawise wektu sing beda-beda ing tahap pemulihan dituduhake kanthi tingkat pemulihan viskositas DSR, lan cara pitungan ditampilake ing 2.3.2. Bisa dideleng saka Tabel 5-2 yen ing wektu pemulihan sing padha, DSR saka HPS murni luwih murah tinimbang HPMC murni, utamane amarga molekul HPMC minangka rantai kaku, lan wektu istirahat cendhak, lan struktur bisa mbalekake ing wektu cendhak. waras. Nalika HPS minangka rantai fleksibel, wektu istirahat dawa, lan pemulihan struktur butuh wektu suwe. Kanthi nambah gelar substitusi, DSR saka HPS murni nyuda kanthi nambah gelar substitusi, nuduhake yen hidroksipropilasi nambah keluwesan rantai molekul pati lan nggawe wektu istirahat HPS luwih suwe. DSR saka solusi senyawa luwih murah tinimbang HPS murni lan sampel HPMC murni, nanging kanthi paningkatan derajat substitusi HPS hydroxypropyl, DSR saka sampel senyawa mundhak, sing nuduhake yen thixotropy sistem senyawa mundhak karo peningkatan substitusi hidroksipropil HPS. Iku suda kanthi nambah tingkat substitusi radikal, sing konsisten karo asil tanpa pre-shearing.
Tabel 5-2 Viskositas geser nol (h0), indeks prilaku aliran (n), indeks konsistensi fluida (K) nalika nambah tingkat lan derajat pemulihan struktur (DSR) sawise wektu pulih tartamtu kanggo solusi HPS/HPMC kanthi hidropropil beda derajat substitusi HPS ing 25 °C
Ringkesan, tes steady-state tanpa pre-shearing lan tes thixotropy ring thixotropic kanthi kualitatif bisa nganalisa conto kanthi beda kinerja sing gedhe, nanging kanggo senyawa kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda-beda kanthi beda kinerja cilik Asil riset solusi kasebut bertentangan karo asil nyata, amarga data sing diukur minangka asil komprehensif saka pengaruh tingkat nyukur lan wektu nyukur, lan ora bisa saestu nggambarake pengaruh saka variabel siji.
5.3.2 Wilayah viskoelastik linier
Dikenal yen kanggo hidrogel, modulus panyimpenan G′ ditemtokake dening kekerasan, kekuatan lan jumlah rantai molekul sing efektif, lan modulus mundhut G′ ditemtokake dening migrasi, gerakan lan gesekan molekul cilik lan gugus fungsi. . Iki ditemtokake dening konsumsi energi gesekan kayata getaran lan rotasi. Tandha eksistensi persimpangan modulus panyimpenan G′ lan modulus mundhut G″ (yaiku tan δ = 1). Transisi saka solusi menyang gel diarani titik gel. Modulus panyimpenan G′ lan modulus mundhut G″ asring digunakake kanggo nyinaoni prilaku gelasi, tingkat pembentukan lan sifat struktur struktur jaringan gel [352]. Dheweke uga bisa nggambarake pangembangan struktur internal lan struktur molekul sajrone pambentukan struktur jaringan gel. interaksi [353].
Gambar 5-4 nuduhake kurva sapuan galur solusi senyawa HPMC/HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda ing frekuensi 1 Hz lan rentang regangan 0,01% -100%. Bisa dideleng saka gambar yen ing area deformasi ngisor (0.01-1%), kabeh conto kajaba HPMC yaiku G′> G″, nuduhake kahanan gel. Kanggo HPMC, G′ ing wangun wutuh Kisaran variabel tansah kurang saka G”, nuduhake yen HPMC ing negara solusi. Kajaba iku, katergantungan deformasi viscoelasticity saka macem-macem conto beda. Kanggo sampel G80, katergantungan frekuensi viskoelastisitas luwih jelas: nalika deformasi luwih saka 0,3%, bisa dideleng yen G' mboko sithik mudhun, diiringi kenaikan G sing signifikan". mundhak, uga mundhak tan δ sing signifikan; lan intersect nalika jumlah ewah-ewahan bentuk punika 1,7%, kang nuduhake yen struktur jaringan gel saka G80 rusak banget sawise jumlah ewah-ewahan bentuk ngluwihi 1,7%, lan iku ing negara solusi.
Fig. 5-4 Modulus panyimpenan (G′) lan modulus mundhut (G″) vs. galur kanggo campuran HPS/HPMC kanthi tingkat substitusi hidroypropil HPS sing beda (Simbol padat lan kothong sing ana G′ lan G″, masing-masing)
Fig. 5-5 tan δ vs. galur kanggo solusi campuran HPMC/HPS kanthi tingkat substitusi hidropropil HPS sing beda
Bisa dideleng saka gambar yen wilayah viskoelastis linier HPS murni temenan sempit kanthi nyuda derajat substitusi hidroksipropil. Ing tembung liya, nalika tingkat substitusi hidroksipropil HPS mundhak, owah-owahan sing signifikan ing kurva tan δ cenderung katon ing kisaran jumlah deformasi sing luwih dhuwur. Utamane, wilayah viskoelastik linier G80 minangka sing paling sempit saka kabeh conto. Mulane, wilayah viskoelastik linier G80 digunakake kanggo nemtokake
Kriteria kanggo nemtokake nilai variabel deformasi ing seri tes ing ngisor iki. Kanggo sistem senyawa HPMC / HPS karo rasio compounding padha, wilayah viscoelastic linear uga sempit karo nyuda saka jurusan substitusi hydroxypropyl saka HPS, nanging efek shrinking saka jurusan substitusi hydroxypropyl ing wilayah viscoelastic linear ora dadi ketok.
5.3.3 Sifat viskoelastik nalika dadi panas lan adhem
Sifat viskoelastik dinamis saka solusi senyawa HPMC / HPS saka HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil sing beda ditampilake ing Gambar 5-6. Kaya sing bisa dideleng saka gambar kasebut, HPMC nampilake papat tahap sajrone proses pemanasan: wilayah dataran tinggi awal, rong tahap pembentukan struktur, lan wilayah dataran tinggi pungkasan. Ing tataran dataran tinggi wiwitan, G′ <G″, nilai G′ lan G″ cilik, lan cenderung rada nyuda kanthi kenaikan suhu, nuduhake prilaku viskoelastik cair sing umum. The gelation termal saka HPMC duwe rong orane tumrap sekolah beda saka tatanan struktur diwatesi dening persimpangan saka G′ lan G″ (yaiku, solusi-gel titik transisi, watara 49 °C), kang konsisten karo laporan sadurungé. Konsisten [160, 354]. Ing suhu dhuwur, amarga asosiasi hidrofobik lan asosiasi hidrofilik, HPMC mboko sithik mbentuk struktur lintas-jaringan [344, 355, 356]. Ing wilayah dataran tinggi buntut, nilai G′ lan G″ dhuwur, sing nuduhake yen struktur jaringan gel HPMC wis kabentuk kanthi lengkap.
Papat tahapan HPMC iki katon kanthi urutan mbalikke nalika suhu mudhun. Persimpangan G′ lan G″ pindhah menyang wilayah suhu sing kurang ing sekitar 32 ° C sajrone tahap pendinginan, sing bisa uga amarga hysteresis [208] utawa efek kondensasi rantai ing suhu sing kurang [355]. Similar to HPMC, conto liyane sak proses dadi panas Ana uga papat orane tumrap sekolah ing, lan kedadean mbalikke occurs sak proses cooling. Nanging, bisa dideleng saka gambar sing G80 lan A939 nuduhake proses sing disederhanakake tanpa persimpangan antarane G 'lan G", lan kurva G80 malah ora katon. Area platform ing mburi.
Kanggo HPS murni, tingkat substitusi hidroksipropil sing luwih dhuwur bisa nggeser suhu awal lan pungkasan pembentukan gel, utamane suhu awal, yaiku 61 °C kanggo G80, A939, lan A1081, masing-masing. , 62 °C lan 54 °C. Kajaba iku, kanggo sampel HPMC / HPS kanthi rasio compounding sing padha, amarga tingkat substitusi mundhak, nilai G′ lan G″ loro-lorone cenderung mudhun, sing konsisten karo asil pasinaon sadurunge [357, 358]. Nalika tingkat substitusi mundhak, tekstur gel dadi alus. Mulane, hidroksipropilasi ngrusak struktur pati asli lan nambah hidrofilik [343].
Kanggo sampel senyawa HPMC/HPS, G′ lan G″ mudhun kanthi paningkatan derajat substitusi hidroksipropil HPS, sing konsisten karo asil HPS murni. Kajaba iku, kanthi tambahan HPMC, gelar substitusi nduweni pengaruh sing signifikan marang G' Efek karo G" dadi kurang pocapan.
Kurva viskoelastik kabeh sampel komposit HPMC / HPS nuduhake tren sing padha, sing cocog karo HPS ing suhu sing kurang lan HPMC ing suhu sing dhuwur. Ing tembung liyane, ing suhu kurang, HPS ndominasi sifat viscoelastic saka sistem compounded, nalika ing suhu dhuwur HPMC nemtokake sifat viscoelastic saka sistem compounded. Asil iki utamane amarga HPMC. Utamane, HPS minangka gel kadhemen, sing owah saka negara gel menyang negara solusi nalika digawe panas; ing nalisir, HPMC punika gel panas, kang mboko sithik mbentuk gel karo nambah struktur jaringan suhu. Kanggo sistem senyawa HPMC / HPS, ing suhu sing kurang, sifat-sifat gel saka sistem senyawa utamane disumbang dening gel kadhemen HPS, lan ing suhu dhuwur, ing suhu sing anget, gelation HPMC didominasi ing sistem senyawa.
Fig. 5-6 Modulus panyimpenan (G′), modulus mundhut (G″) lan tan δ vs suhu kanggo solusi campuran HPS/HPMC kanthi tingkat substitusi hidroypropil HPS sing beda
Modulus sistem komposit HPMC/HPS, kaya sing dikarepake, ana ing antarane modul HPMC murni lan HPS murni. Kajaba iku, sistem komplèks nuduhake G′> G″ ing kabeh suhu scanning range, kang nuduhake yen HPMC lan HPS bisa mbentuk ikatan hidrogen antarmolekul karo molekul banyu, lan uga bisa mbentuk ikatan hidrogen antarmolekul siji liyane. Kajaba iku, Ing kurva faktor mundhut, kabeh sistem kompleks duwe puncak tan δ ing babagan 45 °C, nuduhake yen transisi fase terus-terusan wis dumadi ing sistem kompleks. Transisi fase iki bakal dibahas ing 5.3.6 sabanjure. nerusake diskusi.
5.3.4 Pengaruh suhu ing viskositas senyawa
Pangertosan efek suhu ing sifat rheologis bahan penting amarga macem-macem suhu sing bisa kedadeyan sajrone pangolahan lan panyimpenan [359, 360]. Ing kisaran 5 °C - 85 °C, efek suhu ing viskositas kompleks solusi senyawa HPMC / HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda ditampilake ing Gambar 5-7. Saka Figure 5-7 (a), bisa dideleng yen viskositas kompleks HPS murni mudhun kanthi signifikan kanthi kenaikan suhu; viskositas HPMC murni sudo rada saka awal kanggo 45 °C karo Tambah saka suhu. nambah.
Kurva viskositas kabeh conto senyawa nuduhake tren sing padha karo suhu, pisanan mudhun kanthi nambah suhu lan banjur mundhak kanthi nambah suhu. Kajaba iku, viskositas sampel gabungan luwih cedhak karo HPS ing suhu kurang lan luwih cedhak karo HPMC ing suhu dhuwur. Asil iki uga ana hubungane karo prilaku gelasi sing khas saka HPMC lan HPS. Kurva viskositas sampel gabungan nuduhake transisi kanthi cepet ing 45 ° C, mbokmenawa amarga transisi fase ing sistem gabungan HPMC/HPS. Nanging, perlu dicathet yen viskositas sampel senyawa G80 / HPMC 5: 5 ing suhu dhuwur luwih dhuwur tinimbang HPMC murni, sing utamane amarga viskositas intrinsik G80 sing luwih dhuwur ing suhu dhuwur [361]. Ing rasio compounding padha, viskositas senyawa saka sistem compounding sudo karo Tambah saka gelar substitusi hydroxypropyl HPS. Mulane, introduksi gugus hidroksipropil menyang molekul pati bisa nyebabake pemecahan ikatan hidrogen intramolekul ing molekul pati.
Fig. 5-7 Viskositas kompleks vs. suhu kanggo campuran HPS/HPMC karo derajat substitusi hidroypropil HPS sing beda
Pengaruh suhu ing viskositas kompleks sistem senyawa HPMC / HPS cocog karo hubungan Arrhenius ing sawetara suhu tartamtu, lan viskositas kompleks duwe hubungan eksponensial karo suhu. Persamaan Arrhenius kaya ing ngisor iki:
Ing antarane, η * yaiku viskositas kompleks, Pa s;
A punika pancet, Pa s;
T yaiku suhu absolut, K;
R yaiku konstanta gas, 8,3144 J·mol–1·K–1;
E yaiku energi aktivasi, J·mol–1.
Dipasang miturut rumus (5-3), kurva viskositas-suhu sistem senyawa bisa dipérang dadi rong bagéan miturut puncak tan δ ing 45 °C; sistem senyawa ing 5 °C - 45 °C lan 45 °C - 85 ° Nilai saka energi aktivasi E lan pancet A dijupuk dening pas ing sawetara C ditampilake ing Tabel 5-3. Nilai energi aktivasi E sing diwilang antarane -174 kJ·mol−1 lan 124 kJ·mol−1, lan nilai konstanta A antara 6,24×10−11 Pa·s lan 1,99×1028 Pa·s. Ing jangkoan pas, koefisien korélasi sing dipasang luwih dhuwur (R2 = 0.9071 -0.9892) kajaba sampel G80/HPMC. Sampel G80/HPMC nduweni koefisien korelasi sing luwih murah (R2= 0.4435) ing kisaran suhu 45 °C – 85 °C, sing bisa uga amarga kekerasan sing luwih dhuwur saka G80 lan bobote luwih cepet dibandhingake karo tingkat Kristalisasi HPS liyane [ 362]. Sifat G80 iki ndadekake luwih bisa mbentuk senyawa non-homogen nalika dicampur karo HPMC.
Ing kisaran suhu 5 °C - 45 °C, nilai E saka sampel komposit HPMC/HPS rada luwih murah tinimbang HPS murni, sing bisa uga amarga interaksi antarane HPS lan HPMC. Ngurangi katergantungan suhu viskositas. Nilai E HPMC murni luwih dhuwur tinimbang sampel liyane. Energi aktivasi kanggo kabeh sampel sing ngandhut pati padha karo nilai positif sing kurang, nuduhake yen ing suhu sing luwih murah, penurunan viskositas kanthi suhu kurang jelas lan formulasi kasebut nuduhake tekstur kaya pati.
Tabel 5-3 Parameter persamaan Arrhenius (E: energi aktivasi; A: konstanta; R 2: koefisien determinasi) saka Persamaan (1) kanggo campuran HPS/HPMC kanthi derajat hidroksipropilasi HPS sing beda.
Nanging, ing kisaran suhu sing luwih dhuwur saka 45 °C - 85 °C, nilai E diganti sacara kualitatif antarane sampel komposit HPS murni lan HPMC/HPS, lan nilai E HPS murni yaiku 45.6 kJ·mol−1 – Ing kisaran 124 kJ·mol−1, nilai E kompleks ana ing kisaran -3,77 kJ·mol−1– -72,2 kJ·mol−1. Owah-owahan iki nduduhake efek kuat HPMC ing energi aktivasi saka sistem Komplek, minangka Nilai E saka HPMC murni -174 kJ mol−1. Nilai E saka HPMC murni lan sistem compounded negatif, kang nuduhake yen ing suhu sing luwih dhuwur, viskositas mundhak karo nambah suhu, lan senyawa nuduhake tektur prilaku HPMC-kaya.
Efek saka HPMC lan HPS ing viskositas Komplek HPMC / sistem senyawa HPS ing suhu dhuwur lan suhu kurang konsisten karo sifat viscoelastic rembugan.
5.3.5 Sifat mekanik dinamis
Tokoh 5-8 nuduhake kurva Sapuan frekuensi ing 5 °C solusi senyawa HPMC/HPS saka HPS karo beda derajat substitusi hydroxypropyl. Bisa dideleng saka gambar yen HPS murni nuduhake prilaku kaya padat (G′> G″), dene HPMC minangka prilaku kaya cairan (G′ <G″). Kabeh formulasi HPMC/HPS mameraken prilaku ngalangi-kaya. Kanggo umume conto, G′ lan G″ mundhak kanthi frekuensi sing saya tambah, sing nuduhake prilaku bahan sing kaya padhet kuwat.
HPMCs murni nuduhake katergantungan frekuensi sing jelas sing angel dideleng ing conto HPS murni. Kaya sing dikarepake, sistem kompleks HPMC/HPS nuduhake katergantungan frekuensi tartamtu. Kanggo kabeh conto sing ngemot HPS, n′ tansah luwih murah tinimbang n″, lan G″ nuduhake katergantungan frekuensi sing luwih kuat tinimbang G′, sing nuduhake manawa conto iki luwih elastis tinimbang kenthel [352, 359, 363]. Mulane, kinerja conto compounded utamané ditemtokake dening HPS, kang utamané amarga HPMC presents negara solusi viskositas ngisor ing suhu kurang.
Tabel 5-4 n′, n″, G0′ lan G0″ kanggo HPS/HPMC kanthi tingkat substitusi hidropropil HPS sing beda ing 5 °C sing ditemtokake saka Persamaan. (5-1) lan (5-2)
Fig. 5-8 Modulus panyimpenan (G′) lan modulus mundhut (G″) vs frekuensi kanggo campuran HPS/HPMC karo tingkat substitusi hidroypropil HPS sing beda ing 5 °C
HPMCs murni nuduhake katergantungan frekuensi sing jelas sing angel dideleng ing conto HPS murni. Kaya sing dikarepake kanggo kompleks HPMC / HPS, sistem ligan nuduhake katergantungan frekuensi tartamtu. Kanggo kabeh conto sing ngemot HPS, n′ tansah luwih murah tinimbang n″, lan G″ nuduhake katergantungan frekuensi sing luwih kuat tinimbang G′, sing nuduhake manawa conto iki luwih elastis tinimbang kenthel [352, 359, 363]. Mulane, kinerja conto compounded utamané ditemtokake dening HPS, kang utamané amarga HPMC presents negara solusi viskositas ngisor ing suhu kurang.
Gambar 5-9 nuduhake kurva sapuan frekuensi solusi senyawa HPMC/HPS saka HPS kanthi tingkat substitusi hidroksipropil sing beda ing 85°C. Kaya sing bisa dideleng saka gambar kasebut, kabeh conto HPS liyane kajaba A1081 nuduhake prilaku kaya padat. Kanggo A1081, nilai G' lan G" cedhak banget, lan G' rada cilik tinimbang G", sing nuduhake yen A1081 tumindak minangka cairan.
Iki bisa uga amarga A1081 minangka gel kadhemen lan ngalami transisi gel-kanggo-solusi ing suhu dhuwur. Ing tangan liyane, kanggo conto karo rasio compounding padha, nilai saka n′, n″, G0′ lan G0″ (Tabel 5-5) kabeh sudo karo mundhak saka derajat substitusi hydroxypropyl, nuduhake yen hidroksipropilasi ngurangi solid- kaya pati ing suhu dhuwur (85 ° C). Utamane, n′ lan n″ G80 cedhak karo 0, nuduhake prilaku kaya padat; ing kontras, nilai n 'lan n″ saka A1081 cedhak 1, nuduhake prilaku adi kuwat. Nilai n 'lan n" iki konsisten karo data kanggo G' lan G". Kajaba iku, kaya sing bisa dideleng saka Gambar 5-9, tingkat substitusi hidroksipropil bisa ningkatake katergantungan frekuensi HPS kanthi suhu dhuwur.
Fig. 5-9 Modulus panyimpenan (G′) lan modulus mundhut (G″) vs. frekuensi kanggo campuran HPS/HPMC karo derajat substitusi hidroypropil HPS sing beda ing 85 °C
Gambar 5-9 nuduhake yen HPMC nuduhake prilaku kaya padhet sing khas (G′> G″) ing 85 ° C, sing utamane amarga sifat thermogel. Kajaba iku, G′ lan G″ HPMC beda-beda gumantung saka frekuensi.
Kanggo sistem senyawa HPMC/HPS, nilai n′ lan n″ cedhak karo 0, lan G0′ luwih dhuwur tinimbang G0 (Tabel″ 5-5), ngonfirmasi prilaku kaya padat. Ing sisih liya, substitusi hidroksipropil sing luwih dhuwur bisa ngowahi HPS saka prilaku kaya padat dadi kaya cairan, fenomena sing ora kedadeyan ing solusi gabungan. Kajaba iku, kanggo sistem senyawa sing ditambahake karo HPMC, kanthi nambah frekuensi, G' lan G" tetep relatif stabil, lan nilai n' lan n" padha karo HPMC. Kabeh asil iki nuduhake yen HPMC ndominasi viscoelasticity saka sistem compounded ing suhu dhuwur saka 85 ° C.
Tabel 5-5 n′, n″, G0′ lan G0″ kanggo HPS/HPMC kanthi substitusi hidropropil HPS sing beda ing 85 °C sing ditemtokake saka Persamaan. (5-1) lan (5-2)
5.3.6 Morfologi sistem komposit HPMC/HPS
Transisi fase sistem senyawa HPMC/HPS ditliti kanthi mikroskop optik pewarnaan yodium. Sistem senyawa HPMC/HPS kanthi rasio senyawa 5:5 diuji ing 25 °C, 45 °C lan 85 °C. Gambar mikroskop cahya sing diwarnai ing ngisor iki ditampilake ing Gambar 5-10. Bisa dideleng saka gambar yen sawise dicelup nganggo yodium, fase HPS dicelup dadi warna sing luwih peteng, lan fase HPMC nuduhake warna sing luwih entheng amarga ora bisa dicelup karo yodium. Mulane, rong fase HPMC / HPS bisa dibedakake kanthi jelas. Ing suhu sing luwih dhuwur, area wilayah peteng (fase HPS) mundhak lan area wilayah padhang (fase HPMC) suda. Utamane, ing 25 °C, HPMC (werna padhang) minangka fase terus-terusan ing sistem komposit HPMC / HPS, lan fase HPS bunder cilik (werna peteng) kasebar ing fase kontinu HPMC. Ing kontras, ing 85 °C, HPMC dadi cilik banget lan wangun irregularly dispersed phase buyar ing HPS phase terus.
Gambar 5-8 Morfologi campuran 1:1 HPMC/HPS ing 25 °C, 45 °C lan 85 °C
Kanthi paningkatan suhu, kudu ana titik transisi saka morfologi fase fase terus saka HPMC menyang HPS ing sistem senyawa HPMC / HPS. Ing teori, kudu kedadeyan nalika viskositas HPMC lan HPS padha utawa meh padha. Kaya sing bisa dideleng saka mikrograf 45 °C ing Gambar 5-10, diagram fase "pulau laut" sing khas ora katon, nanging fase kontinyu diamati. Observasi iki uga nandheske kasunyatan sing transisi phase saka phase kontinyu bisa kedaden ing puncak tan δ ing dissipation faktor-suhu kurva rembugan ing 5.3.3.
Uga bisa dideleng saka gambar sing ing suhu kurang (25 °C), sawetara bagéan saka HPS peteng phase buyar nuduhake jurusan tartamtu saka werna padhang, kang bisa uga amarga bagéan saka HPMC phase ana ing HPS phase ing wangun fase dispersed. tengah. Kebetulan, ing suhu dhuwur (85 °C), sawetara partikel peteng cilik disebarake ing fase dispersed HPMC sing padhang, lan partikel peteng cilik iki minangka fase HPS sing terus-terusan. Observasi kasebut nuduhake manawa ana tingkat mesophase tartamtu ing sistem senyawa HPMC-HPS, saengga uga nuduhake yen HPMC nduweni kompatibilitas tartamtu karo HPS.
5.3.7 Diagram skematis transisi fase sistem senyawa HPMC/HPS
Adhedhasar prilaku rheologis klasik saka solusi polimer lan titik gel komposit [216, 232] lan perbandingan karo komplek sing dibahas ing kertas kasebut, model prinsip transformasi struktural kompleks HPMC / HPS kanthi suhu diusulake, kaya sing ditampilake ing Gambar. 5-11.
Gambar 5-11 Struktur skematis saka transisi sol-gel HPMC (a); HPS (b); lan HPMC/HPS (c)
Prilaku gel HPMC lan mekanisme transisi solusi-gel sing gegandhengan wis diteliti akeh [159, 160, 207, 208]. Salah siji sing ditampa sacara wiyar yaiku rantai HPMC ana ing solusi ing wangun bundel sing dikumpulake. Kluster iki disambungake kanthi mbungkus sawetara struktur selulosa sing ora bisa diganti utawa larut, lan disambungake menyang wilayah sing diganti kanthi padhet kanthi agregasi hidrofobik gugus metil lan gugus hidroksil. Ing suhu sing kurang, molekul banyu mbentuk struktur kaya kandhang ing njaba gugus hidrofobik metil lan struktur cangkang banyu ing njaba gugus hidrofilik kayata gugus hidroksil, nyegah HPMC mbentuk ikatan hidrogen interchain ing suhu sing kurang. Nalika suhu mundhak, HPMC nyerep energi lan kandhang banyu lan struktur cangkang banyu rusak, yaiku kinetika transisi solusi-gel. Pecah kandhang banyu lan cangkang banyu nyedhiyakake gugus metil lan hidroksipropil menyang lingkungan banyu, sing nyebabake paningkatan volume bebas sing signifikan. Ing suhu sing luwih dhuwur, amarga asosiasi hidrofobik saka gugus hidrofobik lan asosiasi hidrofilik saka gugus hidrofilik, struktur jaringan telung dimensi saka gel kasebut pungkasane dibentuk, kaya sing dituduhake ing Gambar 5-11 (a).
Sawise gelatinisasi pati, amilosa larut saka granula pati kanggo mbentuk struktur heliks tunggal sing kothong, sing terus-terusan tatu lan pungkasane menehi kahanan gulungan acak. Struktur heliks tunggal iki mbentuk rongga hidrofobik ing njero lan permukaan hidrofilik ing njaba. Struktur pati sing padhet iki menehi stabilitas sing luwih apik [230-232]. Mulane, HPS ana ing wangun kumparan acak variabel karo sawetara dowo metu perangan heliks ing solusi banyu ing suhu dhuwur. Nalika suhu mudhun, ikatan hidrogen antarane HPS lan molekul banyu rusak lan banyu sing kaiket ilang. Pungkasan, struktur jaringan telung dimensi dibentuk amarga pambentukan ikatan hidrogen ing antarane rantai molekul, lan gel dibentuk, kaya sing ditampilake ing Gambar 5-11(b).
Biasane, nalika rong komponen kanthi viskositas sing beda banget digabungake, komponen viskositas dhuwur cenderung mbentuk fase sing dispersed lan dispersed ing fase kontinyu komponen viskositas rendah. Ing suhu sing kurang, viskositas HPMC luwih murah tinimbang HPS. Mulane, HPMC mbentuk fase terus-terusan ngubengi fase gel HPS viskositas dhuwur. Ing pinggir rong fase, gugus hidroksil ing rantai HPMC kelangan bagean saka banyu sing kaiket lan mbentuk ikatan hidrogen antarmolekul karo rantai molekul HPS. Sajrone proses pemanasan, rantai molekul HPS pindhah amarga nyerep energi sing cukup lan mbentuk ikatan hidrogen karo molekul banyu, sing nyebabake pecah struktur gel. Ing wektu sing padha, struktur kandhang banyu lan struktur cangkang banyu ing rantai HPMC dirusak lan mboko sithik pecah kanggo mbabarake klompok hidrofilik lan klompok hidrofobik. Ing suhu dhuwur, HPMC mbentuk struktur jaringan gel amarga ikatan hidrogen intermolecular lan asosiasi hidrofobik, lan kanthi mangkono dadi viskositas dhuwur fase buyar buyar ing HPS phase terus kumparan acak, minangka ditampilake ing Figure 5-11(c). Mulane, HPS lan HPMC didominasi sifat rheologis, sifat gel lan morfologi fase saka gel komposit ing suhu sing kurang lan dhuwur.
Introduksi gugus hidroksipropil menyang molekul pati ngrusak struktur ikatan hidrogen intramolekul internal, saéngga molekul amilosa gelatinisasi ana ing negara sing bengkak lan dowo, sing nambah volume hidrasi molekul sing efektif lan nyegah kecenderungan molekul pati kanggo entangle kanthi acak. ing larutan banyu [362]. Mulane, sifat hidroksipropil sing gedhe banget lan hidrofilik ndadekake rekombinasi rantai molekul amilosa lan pambentukan wilayah sing nyambungake silang dadi angel [233]. Mulane, kanthi nyuda suhu, dibandhingake karo pati asli, HPS cenderung mbentuk struktur jaringan gel sing luwih longgar lan alus.
Kanthi paningkatan derajat substitusi hidroksipropil, ana pecahan heliks sing luwih dowo ing solusi HPS, sing bisa mbentuk ikatan hidrogen antarmolekul kanthi rantai molekul HPMC ing wates rong fase, saéngga mbentuk struktur sing luwih seragam. Kajaba iku, hydroxypropylation nyuda viskositas pati, sing nyuda viskositas prabédan antarane HPMC lan HPS ing formulasi. Mulane, titik transisi fase ing sistem kompleks HPMC / HPS pindhah menyang suhu sing kurang kanthi nambah gelar substitusi hidroksipropil HPS. Iki bisa dikonfirmasi dening owah-owahan dumadakan ing viskositas karo suhu saka conto reconstituted ing 5.3.4.
5.4 Ringkesan Bab
Ing bab iki, disiapake solusi senyawa HPMC / HPS karo derajat substitusi hidroksipropil HPS beda, lan efek saka jurusan substitusi hidroksipropil HPS ing sifat rheological lan sifat gel saka HPMC / HPS sistem senyawa gel kadhemen lan panas diselidiki dening rheometer. Distribusi fase sistem komposit gel dingin lan panas HPMC / HPS ditliti kanthi analisis mikroskop optik pewarnaan yodium. Temuan utama yaiku kaya ing ngisor iki:
- Ing suhu kamar, viskositas lan thinning geser saka solusi senyawa HPMC / HPS melorot karo Tambah saka gelar substitusi hidroksipropil HPS. Iki utamané amarga introduksi klompok hydroxypropyl menyang molekul pati numpes struktur ikatan hidrogen intramolecular lan nambah hydrophilicity saka pati.
- Ing suhu kamar, viskositas zero-shear h0, indeks aliran n, lan koefisien viskositas K saka solusi senyawa HPMC/HPS kena pengaruh dening HPMC lan hidroksipropilasi. Kanthi nambah isi HPMC, viskositas geser nul h0 mudhun, indeks aliran n mundhak, lan koefisien viskositas K mudhun; viskositas geser nul h0, indeks aliran n lan koefisien viskositas K saka HPS murni kabeh mundhak karo hidroksil Kanthi nambah derajat substitusi propil, dadi luwih cilik; nanging kanggo sistem majemuk, viskositas geser nul h0 suda kanthi paningkatan tingkat substitusi, dene indeks aliran n lan konstanta viskositas K mundhak kanthi paningkatan tingkat substitusi.
- Cara shearing kanthi pre-shearing lan thixotropy telung tahap bisa luwih akurat nggambarake viskositas, sifat aliran lan thixotropy saka solusi senyawa.
- Wilayah viskoelastis linier saka sistem senyawa HPMC/HPS sempit kanthi nyuda derajat substitusi hidroksipropil HPS.
- Ing sistem senyawa gel kadhemen-panas iki, HPMC lan HPS bisa mbentuk fase terus-terusan ing suhu kurang lan dhuwur, mungguh. Owah-owahan struktur fase iki bisa nyebabake viskositas kompleks, sifat viskoelastik, ketergantungan frekuensi lan sifat gel saka gel kompleks.
- Minangka fase kasebar, HPMC lan HPS bisa nemtokake sifat rheological lan sifat gel saka sistem senyawa HPMC / HPS ing suhu dhuwur lan kurang, mungguh. Kurva viskoelastik saka sampel komposit HPMC/HPS padha karo HPS ing suhu kurang lan HPMC ing suhu dhuwur.
- Tingkat modifikasi kimia sing beda saka struktur pati uga nduweni pengaruh sing signifikan marang sifat gel. Asil nuduhake yen viskositas kompleks, modulus panyimpenan, lan modulus mundhut kabeh mudhun kanthi nambah derajat substitusi hidroksipropil HPS. Mulane, hidroksipropilasi pati asli bisa ngganggu struktur sing diurutake lan nambah hidrofilik pati, nyebabake tekstur gel sing alus.
- Hydroxypropylation bisa ngurangi prilaku kaya padat saka solusi pati ing suhu kurang lan prilaku kaya Cairan ing suhu dhuwur. Ing suhu sing kurang, nilai n′ lan n″ dadi luwih gedhe kanthi nambah derajat substitusi hidroksipropil HPS; ing suhu dhuwur, nilai n′ lan n″ dadi luwih cilik kanthi nambah gelar substitusi hidroksipropil HPS.
- Hubungan antara struktur mikro, sifat rheologi lan sifat gel saka sistem komposit HPMC/HPS ditetepake. Loro-lorone owah-owahan mendadak ing kurva viskositas sistem gabungan lan puncak tan δ ing kurva faktor mundhut katon ing 45 °C, sing konsisten karo fenomena fase kontinyu sing diamati ing mikrograf (ing 45 °C).
Ing ringkesan, sistem komposit gel kadhemen-panas HPMC / HPS nuduhake morfologi lan sifat fase sing dikontrol suhu khusus. Liwat macem-macem modifikasi kimia pati lan selulosa, HPMC / HPS sistem senyawa gel kadhemen lan panas bisa digunakake kanggo pangembangan lan aplikasi saka bahan pinter dhuwur-nilai.
Bab 6 Pengaruh Gelar Substitusi HPS ing Properti lan Kompatibilitas Sistem Membran Komposit HPMC/HPS
Bisa dideleng saka Bab 5 yen owah-owahan struktur kimia komponen ing sistem senyawa nemtokake bedane sifat rheologis, sifat gel lan sifat pangolahan liyane saka sistem senyawa. Kinerja sakabèhé duwé pangaruh sing signifikan.
Bab iki fokus ing pengaruh saka struktur kimia komponen ing microstructure lan sifat makroskopik saka HPMC / HPS membran komposit. Digabungake karo pengaruh Bab 5 ing sifat rheological saka sistem komposit, sifat rheological saka sistem gabungan HPMC / HPS ditetepake- hubungan antarane sifat film.
6.1 Bahan lan Peralatan
6.1.1 Materi eksperimen utama
6.1.2 Instrumen lan peralatan utama
6.2 Metode eksperimen
6.2.1 Persiapan membran komposit HPMC/HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda
Konsentrasi total larutan senyawa yaiku 8% (w/w), rasio senyawa HPMC/HPS yaiku 10:0, 5:5, 0:10, plasticizer yaiku 2,4% (w/w) polietilen glikol, The edible film komposit HPMC/HPS disiapake kanthi metode casting. Kanggo cara preparation tartamtu, waca 3.2.1.
6.2.2 Struktur mikrodomain saka membran komposit HPMC/HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda
6.2.2.1 Prinsip analisis struktur mikro panyebaran sinar-X sudut cilik radiasi sinkrotron
Scattering X-ray Malaikat Cilik (SAXS) nuduhake fenomena panyebaran sing disebabake sinar X-ray sing menyinari sampel sing diuji ing sudut cilik sing cedhak karo sinar X. Adhedhasar prabédan Kapadhetan elektron skala nano antarane scatterer lan medium lingkungan, cilik-sudut X-ray scattering umume digunakake ing sinau bahan polimer ngalangi, koloid, lan cair ing sawetara nanoscale. Dibandhingake karo teknologi difraksi sinar-X sudhut amba, SAXS bisa entuk informasi struktural kanthi skala sing luwih gedhe, sing bisa digunakake kanggo nganalisa konformasi rantai molekul polimer, struktur jangka panjang, lan struktur fase lan distribusi fase sistem kompleks polimer. . Sumber cahya sinar-X Synchrotron minangka jinis anyar saka sumber cahya kinerja dhuwur, sing nduweni kaluwihan saka kemurnian dhuwur, polarisasi dhuwur, pulsa sempit, padhange dhuwur, lan collimation dhuwur, supaya bisa njupuk informasi struktur nano saka bahan luwih cepet. lan akurat. Nganalisis spektrum SAXS saka zat sing diukur kanthi kualitatif bisa entuk keseragaman kapadhetan awan elektron, keseragaman kerapatan awan elektron fase tunggal (penyimpangan positif saka teorema Porod utawa Debye), lan kejelasan antarmuka rong fase (penyimpangan negatif saka Porod utawa teorema Debye). ), scatterer poto-podo (apa wis fitur fraktal), scatterer dispersity (monodispersity utawa polydispersity ditemtokake dening Guinier) lan informasi liyane, lan scatterer dimensi fraktal, radius gyration, lan lapisan rata-rata Unit mbaleni uga bisa quantitatively dijupuk. Kekandelan, ukuran rata-rata, pecahan volume scatterer, area lumahing tartamtu lan paramèter liyane.
6.2.2.2 Metode tes
Ing Pusat Radiasi Synchrotron Australia (Clayton, Victoria, Australia), sumber radiasi sinkrotron generasi katelu majeng ing donya (fluks 1013 foton/s, dawa gelombang 1.47 Å) digunakake kanggo nemtokake struktur domain mikro lan informasi liyane sing gegandhengan karo komposit. wayang. Pola hamburan rong dimensi saka sampel tes diklumpukake dening detektor Pilatus 1M (area 169 × 172 μm, ukuran piksel 172 × 172 μm), lan sampel sing diukur ana ing kisaran 0,015 < q < 0,15 Å−1 ( q minangka vektor panyebaran) Kurva panyebaran sinar-X sudut cilik siji-dimensi dipikolehi saka pola panyebaran rong dimensi dening piranti lunak ScatterBrain, lan vektor panyebaran q lan sudut panyebaran 2 diowahi kanthi rumus i / , ngendi dawa gelombang sinar-X. Kabeh data wis dinormalisasi sadurunge analisis data.
6.2.3 Analisis termogravimetri saka membran komposit HPMC/HPS kanthi beda derajat substitusi hidroksipropil HPS
6.2.3.1 Prinsip analisis termogravimetri
Padha 3.2.5.1
6.2.3.2 Metode tes
Waca 3.2.5.2
6.2.4 Sifat tarik film komposit HPMC/HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda
6.2.4.1 Prinsip analisis sifat tensile
Padha 3.2.6.1
6.2.4.2 Metode tes
Waca 3.2.6.2
Nggunakake standar ISO37, dipotong dadi splines sing bentuke dumbbell, kanthi total dawa 35mm, jarak antarane garis tandha 12mm, lan jembaré 2mm. Kabeh spesimen test padha equilibrated ing 75% asor kanggo luwih saka 3 d.
6.2.5 Permeabilitas oksigen saka membran komposit HPMC/HPS kanthi tingkat substitusi hidroksipropil HPS sing beda-beda
6.2.5.1 Prinsip analisis permeabilitas oksigen
Padha 3.2.7.1
6.2.5.2 Metode tes
Waca 3.2.7.2
6.3 Asil lan Diskusi
6.3.1 Analisis struktur kristal saka film komposit HPMC/HPS kanthi beda derajat substitusi hidroksipropil HPS
Gambar 6-1 nuduhake spektrum panyebaran sinar-X sudut cilik saka film komposit HPMC / HPS kanthi tingkat substitusi hidroksipropil HPS sing beda. Bisa dideleng saka gambar yen ing kisaran skala sing relatif gedhe yaiku q> 0,3 Å (2θ> 40), puncak karakteristik sing jelas katon ing kabeh sampel membran. Saka pola panyebaran sinar-X saka film komponen murni (Gambar 6-1a), HPMC murni nduweni puncak karakteristik panyebaran sinar-X sing kuat ing 0,569 Å, sing nuduhake yen HPMC nduweni puncak panyebaran sinar-X ing sudhut amba. wilayah 7,70 (2θ > 50). Pucuk karakteristik kristal, nuduhake yen HPMC duwe struktur kristal tartamtu ing kene. Loro-lorone sampel film pati murni A939 lan A1081 nuduhake puncak hamburan sinar-X sing béda ing 0,397 Å, sing nuduhaké yèn HPS nduweni puncak karakteristik kristal ing wilayah sudhut amba 5,30, sing cocog karo puncak kristal pati tipe B. Saka gambar kasebut bisa dideleng kanthi cetha yen A939 kanthi substitusi hidroksipropil kurang nduweni area puncak sing luwih gedhe tinimbang A1081 kanthi substitusi dhuwur. Iki utamané amarga introduksi saka klompok hydroxypropyl menyang chain molekul pati break struktur asli saka molekul pati, mundhak kangelan saka rearrangement lan salib-linking antarane chain molekul pati, lan nyuda tingkat recrystallization pati. Kanthi paningkatan tingkat substitusi gugus hidroksipropil, efek penghambatan gugus hidroksipropil ing rekristalisasi pati luwih jelas.
Bisa dideleng saka spektrum panyebaran sinar-X sudut cilik saka sampel komposit (Gambar 6-1b) manawa film komposit HPMC-HPS kabeh nuduhake puncak karakteristik sing jelas ing 0.569 Å lan 0.397 Å, cocog karo kristal 7.70 HPMC. puncak karakteristik masing-masing. Area puncak kristalisasi HPS saka film komposit HPMC/A939 luwih gedhe tinimbang film komposit HPMC/A1081. Penataan ulang ditindhes, sing konsisten karo variasi area puncak kristalisasi HPS kanthi tingkat substitusi hidroksipropil ing film komponen murni. Wilayah puncak kristal sing cocog karo HPMC ing 7,70 kanggo membran komposit kanthi tingkat substitusi hidroksipropil HPS sing beda-beda ora owah akeh. Dibandhingake karo spektrum sampel komponen murni (Fig. 5-1a), area puncak kristalisasi HPMC lan puncak kristalisasi HPS saka conto komposit mudhun, sing nuduhake yen liwat kombinasi loro kasebut, HPMC lan HPS bisa efektif kanggo klompok liyane. Fenomena rekristalisasi saka materi pamisahan film nduweni peran nyandhet tartamtu.
Gambar. 6-1 Spektrum SAXS saka film campuran HPMC/HPS kanthi macem-macem derajat substitusi hidroksipropil HPS
Ing kesimpulan, Tambah gelar substitusi HPS hydroxypropyl lan compounding saka loro komponen bisa nyandhet kedadean recrystallization saka HPMC / HPS membran gabungan kanggo ombone tartamtu. Tambah gelar substitusi hydroxypropyl saka HPS utamané nyandhet recrystallization saka HPS ing membran komposit, nalika senyawa loro-komponèn main peran ngalangi tartamtu ing recrystallization saka HPS lan HPMC ing membran gabungan.
6.3.2 Analisis struktur fraktal sing padha karo membran komposit HPMC/HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda
Panjang rantai rata-rata (R) molekul polisakarida kayata molekul pati lan molekul selulosa ana ing kisaran 1000-1500 nm, lan q ana ing kisaran 0,01-0,1 Å-1, kanthi qR >> 1. Rumus porod, sampel film polisakarida bisa dideleng Hubungan antarane intensitas hamburan sinar-X sudut cilik lan sudut hamburan yaiku:
Antarane iki, I(q) minangka intensitas panyebaran sinar-X sudut cilik;
q punika amba buyar;
α yaiku slope Porod.
Lereng Porod α ana hubungane karo struktur fraktal. Yen α < 3, iku nuduhake yen struktur materi relatif longgar, lumahing scatterer Gamelan, lan fraktal massa, lan dimensi fraktal D = α; yen 3 < α <4, iku nuduhake yen struktur materi kandhel lan scatterer lumahing atos, kang fraktal lumahing, lan dimensi fraktal D = 6 – α.
Gambar 6-2 nuduhake plot lnI (q) -lnq saka membran komposit HPMC / HPS kanthi tingkat substitusi hidroksipropil HPS sing beda. Bisa dideleng saka gambar yen kabeh conto nyedhiyakake struktur fraktal sing padha ing sawetara tartamtu, lan kemiringan Porod α kurang saka 3, nuduhake yen film komposit nampilake fraktal massa, lan permukaan film komposit relatif. mulus. Dimensi fraktal massa HPMC / HPS membran komposit karo derajat beda saka substitusi hidroksipropil HPS ditampilake ing Tabel 6-1.
Tabel 6-1 nuduhake dimensi fraktal saka HPMC / HPS membran komposit karo derajat beda saka substitusi hidroksipropil HPS. Bisa dideleng saka tabel yen kanggo sampel HPS murni, dimensi fraktal A939 sing diganti karo hidroksipropil kurang luwih dhuwur tinimbang A1081 sing diganti karo hidroksipropil dhuwur, sing nuduhake yen kanthi nambah derajat substitusi hidroksipropil, ing membran. Kapadhetan struktur sing padha dhewe dikurangi sacara signifikan. Iki amarga introduksi gugus hidroksipropil ing rantai molekul pati sacara signifikan ngalang-alangi ikatan bebarengan segmen HPS, sing nyebabake nyuda kapadhetan struktur sing padha ing film kasebut. Gugus hidroksipropil hidrofilik bisa mbentuk ikatan hidrogen antarmolekul karo molekul banyu, ngurangi interaksi antarane segmen molekul; grup hydroxypropyl luwih gedhe matesi rekombinasi lan cross-linking antarane bagean molekul pati, supaya karo jurusan tambah saka substitusi hydroxypropyl, HPS mbentuk struktur poto-padha longgar.
Kanggo sistem senyawa HPMC / A939, dimensi fraktal HPS luwih dhuwur tinimbang HPMC, yaiku amarga pati recrystallizes, lan struktur sing luwih teratur dibentuk ing antarane rantai molekul, sing ndadékaké struktur sing padha ing membran. . Kapadhetan dhuwur. Ukuran fraktal saka sampel senyawa luwih murah tinimbang loro komponen murni, amarga liwat compounding, ikatan bebarengan saka segmen molekul saka loro komponen iki hindered dening saben liyane, asil ing Kapadhetan saka struktur poto-padha suda. Ing kontras, ing sistem senyawa HPMC / A1081, dimensi fraktal HPS luwih murah tinimbang HPMC. Iki amarga introduksi gugus hidroksipropil ing molekul pati sacara signifikan nyegah rekristalisasi pati. Struktur sing padha ing kayu luwih longgar. Ing wektu sing padha, ukuran fraktal sampel senyawa HPMC / A1081 luwih dhuwur tinimbang HPS murni, sing uga beda banget karo sistem senyawa HPMC / A939. Struktur sing padha, molekul HPMC sing kaya ranté bisa mlebu ing rongga struktur sing longgar, saéngga nambah kapadhetan struktur HPS sing padha, sing uga nuduhaké yèn HPS kanthi substitusi hidroksipropil sing dhuwur bisa mbentuk kompleks sing luwih seragam sawisé digabung. karo HPMC. bahan. Saka data sifat rheologis, bisa dideleng yen hidroksipropilasi bisa nyuda viskositas pati, mula sajrone proses compounding, beda viskositas antarane rong komponen ing sistem compounding suda, sing luwih kondusif kanggo pembentukan homogen. majemuk.
Gambar 6-2 Pola lnI(q)-lnq lan kurva pas kanggo film campuran HPMC/HPS kanthi macem-macem tingkat substitusi hidroksipropil HPS
Tabel 6-1 Parameter struktur fraktal film campuran HPS/HPMC kanthi macem-macem derajat substitusi hidroksipropil HPS
Kanggo membran komposit kanthi rasio compounding sing padha, dimensi fraktal uga suda kanthi paningkatan tingkat substitusi gugus hidroksipropil. Introduksi hydroxypropyl menyang molekul HPS bisa nyuda ikatan bebarengan saka segmen polimer ing sistem senyawa, saéngga nyuda Kapadhetan membran komposit; HPS karo substitusi hydroxypropyl dhuwur wis kompatibilitas luwih karo HPMC, luwih gampang kanggo mbentuk senyawa seragam lan kandhel. Mulane, Kapadhetan struktur sing padha ing membran komposit mudhun kanthi paningkatan derajat substitusi HPS, sing minangka akibat saka pengaruh gabungan derajat substitusi HPS hydroxypropyl lan kompatibilitas rong komponen ing komposit. sistem.
6.3.3 Analisis stabilitas termal film komposit HPMC/HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS beda
Analisa termogravimetri digunakake kanggo nguji stabilitas termal film komposit sing bisa ditonton HPMC / HPS kanthi substitusi hidroksipropil sing beda. Gambar 6-3 nuduhake kurva termogravimetri (TGA) lan kurva tingkat mundhut bobot (DTG) saka film komposit kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda. Bisa dideleng saka kurva TGA ing Figure 6-3 (a) yen sampel membran komposit karo derajat substitusi hidroksipropil HPS beda. Ana rong tahapan owah-owahan thermogravimetric sing jelas kanthi kenaikan suhu. Kaping pisanan, ana tahap mundhut bobot cilik ing 30 ~ 180 ° C, sing utamane disebabake dening volatilisasi banyu sing diserap dening makromolekul polisakarida. Ana fase mundhut bobot gedhe ing 300 ~ 450 °C, yaiku fase degradasi termal sing nyata, utamane amarga degradasi termal HPMC lan HPS. Uga bisa dideleng saka tokoh sing kurva bobot mundhut saka HPS karo beda derajat substitusi hydroxypropyl padha lan Ngartekno beda saka HPMC. Antarane rong jinis kurva bobot mundhut kanggo HPMC murni lan sampel HPS murni.
Saka kurva DTG ing Figure 6-3(b), bisa dideleng yen suhu degradasi termal HPS murni kanthi derajat substitusi hidroksipropil sing beda banget cedhak, lan suhu puncak degradasi termal sampel A939 lan A081 yaiku 310 °C. lan 305 °C, mungguh Suhu puncak degradasi termal sampel HPMC murni luwih dhuwur tinimbang HPS, lan suhu puncaké 365 °C; Film komposit HPMC / HPS duwe rong puncak degradasi termal ing kurva DTG, sing cocog karo degradasi termal HPS lan HPMC. Puncak karakteristik, sing nuduhake yen ana tingkat pemisahan fase tartamtu ing sistem komposit kanthi rasio komposit 5: 5, sing konsisten karo asil degradasi termal saka film komposit kanthi rasio komposit 5: 5 ing Bab 3 Suhu puncak degradasi termal saka sampel film komposit HPMC/A939 yaiku 302 °C lan 363 °C; suhu puncak degradasi termal saka sampel film komposit HPMC/A1081 padha 306 °C lan 363 °C, mungguh. Suhu puncak sampel film komposit dipindhah menyang suhu sing luwih murah tinimbang conto komponen murni, sing nuduhake yen stabilitas termal saka conto komposit wis suda. Kanggo conto karo rasio compounding padha, suhu puncak degradasi termal melorot karo Tambah saka jurusan substitusi hydroxypropyl, nuduhake yen stabilitas termal film gabungan melorot karo Tambah saka jurusan substitusi hydroxypropyl. Iki amarga introduksi gugus hidroksipropil menyang molekul pati nyuda interaksi antarane segmen molekul lan nyegah pangaturan ulang molekul. Iku konsisten karo asil sing Kapadhetan saka struktur poto-mirip sudo karo Tambah saka tingkat substitusi hydroxypropyl.
Gambar 6-3 kurva TGA (a) lan kurva turunan (DTG) (b) film campuran HPMC/HPS kanthi macem-macem derajat substitusi hidroksipropil HPS
6.3.4 Analisis sifat mekanik membran komposit HPMC/HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS beda
Gambar. 6-5 Sifat tarik film HPMC/HPS kanthi macem-macem derajat substitusi hidroksipropil HPS
Sifat tensil saka film komposit HPMC/HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda-beda diuji kanthi analisa sifat mekanik ing 25 °C lan kelembapan relatif 75%. Tokoh 6-5 nuduhake modulus elastis (a), elongation ing break (b) lan kekuatan tarik (c) film komposit karo beda derajat substitusi hidroksipropil HPS. Bisa dideleng saka gambar sing kanggo sistem senyawa HPMC / A1081, kanthi nambah isi HPS, modulus elastis lan kekuatan tensile film komposit mboko sithik mudhun, lan elongation ing break tambah akeh, sing konsisten karo 3,3. 5 asor medium lan dhuwur. Asil saka membran komposit karo rasio compounding beda padha konsisten.
Kanggo membran HPS murni, modulus elastis lan kekuatan tensil tambah kanthi nyuda derajat substitusi hidroksipropil HPS, sing nuduhake yen hidroksipropilasi nyuda kaku membran komposit lan nambah keluwesan. Iki utamane amarga kanthi paningkatan derajat substitusi hidroksipropil, hidrofilik HPS mundhak, lan struktur membran dadi luwih longgar, sing konsisten karo asil dimensi fraktal mudhun kanthi paningkatan derajat substitusi ing sudut cilik X- tes panyebaran sinar. Nanging, elongation ing break sudo karo nyuda saka jurusan substitusi saka HPS hydroxypropyl group, kang utamané amarga introduksi saka hydroxypropyl grup menyang molekul pati bisa nyandhet recrystallization pati. Asil kasebut konsisten karo mundhak lan nyuda.
Kanggo membran komposit HPMC / HPS kanthi rasio senyawa sing padha, modulus elastis saka materi membran mundhak kanthi nyuda derajat substitusi hidroksipropil HPS, lan kekuatan tensile lan elongasi ing break loro nyuda kanthi nyuda tingkat substitusi. Wigati dicathet menawa sifat mekanik membran komposit beda-beda kanthi rasio compounding kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda. Iki utamane amarga sifat mekanik membran komposit ora mung kena pengaruh gelar substitusi HPS ing struktur membran, nanging uga kompatibilitas antarane komponen ing sistem senyawa. Viskositas HPS suda kanthi nambah derajat substitusi hidroksipropil, luwih becik mbentuk senyawa seragam kanthi cara compounding.
6.3.5 Analisis permeabilitas oksigen saka membran komposit HPMC/HPS kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda
Oksidasi sing disebabake dening oksigen minangka tahap wiwitan kanthi maneka cara nyebabake rusak pangan, mula film komposit sing bisa ditonton kanthi sifat penghalang oksigen tartamtu bisa ningkatake kualitas pangan lan ndawakake umur simpan pangan [108, 364]. Mulane, tingkat transmisi oksigen saka membran komposit HPMC / HPS karo derajat substitusi hidroksipropil HPS beda diukur, lan asil ditampilake ing Figure 5-6. Bisa dideleng saka gambar yen permeabilitas oksigen kabeh membran HPS murni luwih murah tinimbang membran HPMC murni, sing nuduhake yen membran HPS nduweni sifat penghalang oksigen sing luwih apik tinimbang membran HPMC, sing konsisten karo asil sadurunge. Kanggo membran HPS murni kanthi tingkat substitusi hidroksipropil sing beda-beda, tingkat transmisi oksigen mundhak kanthi paningkatan tingkat substitusi, sing nuduhake yen area ing ngendi oksigen permeates ing materi membran mundhak. Iki konsisten karo analisis microstructure saka cilik amba X-ray scattering sing struktur membran dadi looser karo Tambah saka jurusan substitusi hydroxypropyl, supaya saluran permeasi oksigen ing membran dadi luwih gedhe, lan oksigen ing membran. permeates Nalika wilayah mundhak, tingkat transmisi oksigen uga mundhak mboko sithik.
Gambar 6-6 Permeabilitas oksigen film HPS/HPMC kanthi macem-macem derajat substitusi hidroksipropil HPS
Kanggo membran komposit kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda-beda, tingkat transmisi oksigen suda kanthi paningkatan derajat substitusi hidroksipropil. Iki utamané amarga ing 5: 5 sistem compounding, HPS ana ing wangun kasebar phase ing viskositas kurang HPMC phase terus, lan viskositas HPS sudo karo Tambah saka jurusan substitusi hydroxypropyl. Sing luwih cilik prabédan viskositas, sing luwih kondusif kanggo pambentukan senyawa homogen, luwih tortuous saluran permeasi oksigen ing materi membran, lan luwih cilik tingkat transmisi oksigen.
6.4 Ringkesan Bab
Ing bab iki, film komposit sing bisa ditonton HPMC / HPS disiapake kanthi ngecor HPS lan HPMC kanthi substitusi hidroksipropil sing beda-beda, lan nambahake polietilen glikol minangka plasticizer. Efek saka derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda-beda ing struktur kristal lan struktur mikrodomain saka membran komposit ditliti kanthi teknologi panyebaran sinar-X sudut cilik sinar-X sinar-sinkron. Efek saka macem-macem derajat substitusi hidroksipropil HPS ing stabilitas termal, sifat mekanik lan permeabilitas oksigen saka membran komposit lan hukume ditliti dening penganalisa termogravimetri, penguji properti mekanik lan penguji permeabilitas oksigen. Temuan utama yaiku kaya ing ngisor iki:
- Kanggo membran komposit HPMC / HPS kanthi rasio compounding sing padha, kanthi nambah derajat substitusi hidroksipropil, area puncak kristalisasi sing cocog karo HPS ing 5,30 mudhun, dene area puncak kristalisasi sing cocog karo HPMC ing 7,70 ora owah akeh, nuduhake yen hidroksipropilasi pati bisa nyandhet rekristalisasi pati ing film komposit.
- Dibandhingake karo membran komponen murni HPMC lan HPS, wilayah puncak kristalisasi HPS (5.30) lan HPMC (7.70) saka membran komposit suda, sing nuduhake yen liwat kombinasi loro kasebut, HPMC lan HPS bisa efektif ing membran komposit. Rekristalisasi komponen liyane nduweni peran nyegah tartamtu.
- Kabeh membran komposit HPMC / HPS nuduhake struktur fraktal massa sing padha. Kanggo membran komposit kanthi rasio senyawa sing padha, kapadhetan materi membran mudhun sacara signifikan kanthi paningkatan derajat substitusi hidroksipropil; substitusi hydroxypropyl HPS kurang Kapadhetan saka materi membran komposit Ngartekno luwih murah tinimbang saka materi loro-murni komponen, nalika Kapadhetan saka materi membran gabungan karo gelar substitusi hydroxypropyl HPS dhuwur luwih dhuwur tinimbang sing saka membran HPS murni, kang. utamané amarga Kapadhetan saka materi membran komposit kena pengaruh ing wektu sing padha. Efek saka hidroksipropilasi HPS ing nyuda ikatan segmen polimer lan kompatibilitas antarane rong komponen sistem senyawa.
- Hydroxypropylation saka HPS bisa ngurangi stabilitas termal saka film komposit HPMC / HPS, lan suhu puncak degradasi termal film komposit shifts kanggo wilayah suhu kurang karo Tambah saka jurusan substitusi hydroxypropyl, kang amarga klompok hydroxypropyl ing molekul pati. Pambuka nyuda interaksi antarane segmen molekul lan nyegah susunan ulang molekul sing teratur.
- Modulus elastis lan kekuatan tensile saka membran HPS murni suda kanthi nambah gelar substitusi hidroksipropil HPS, dene elongasi ing break tambah. Iki utamane amarga hidroksipropilasi nyegah rekristalisasi pati lan nggawe film komposit dadi struktur sing luwih longgar.
- Modulus elastis saka film komposit HPMC / HPS mudhun kanthi nambah gelar substitusi hidroksipropil HPS, nanging kekuatan tarik lan elongasi nalika istirahat tambah, amarga sifat mekanik film komposit ora kena pengaruh gelar substitusi hidroksipropil HPS. Saliyane pengaruh saka, iku uga kena pengaruh kompatibilitas loro komponen saka sistem senyawa.
- Permeabilitas oksigen saka HPS murni mundhak kanthi nambah derajat substitusi hidroksipropil, amarga hidroksipropilasi nyuda kapadhetan wilayah amorf HPS lan nambah area permeasi oksigen ing membran; Membran komposit HPMC / HPS Permeabilitas oksigen mudhun kanthi paningkatan tingkat substitusi hidroksipropil, utamane amarga HPS hyperhydroxypropylated nduweni kompatibilitas sing luwih apik karo HPMC, sing ndadékaké tortuosity tambah saluran permeasi oksigen ing membran komposit. Suda permeabilitas oksigen.
Asil eksperimen ing ndhuwur nuduhake yen sifat makroskopik kayata sifat mekanik, stabilitas termal lan permeabilitas oksigen saka membran komposit HPMC / HPS raket banget karo struktur kristal internal lan struktur wilayah amorf, sing ora mung kena pengaruh substitusi hidroksipropil HPS, nanging uga dening Komplek. Pengaruh kompatibilitas rong komponen sistem ligan.
Kesimpulan lan Outlook
- Kesimpulan
Ing makalah iki, HPMC gel termal lan HPS gel kadhemen digabungake, lan sistem senyawa gel mbalikke kadhemen lan panas HPMC / HPS dibangun. Konsentrasi solusi, rasio compounding lan efek shearing ing sistem senyawa ditliti sacara sistematis babagan pengaruh sifat rheologis kayata viskositas, indeks aliran lan thixotropy, digabungake karo sifat mekanik, sifat termomekanik dinamis, permeabilitas oksigen, sifat transmisi cahya lan stabilitas termal. film komposit disiapake kanthi cara casting. Sifat komprehensif, lan yodium anggur dyeing kompatibilitas, transisi phase lan morfologi phase saka sistem gabungan padha sinau dening mikroskop optik, lan hubungan antarane microstructure lan sifat makroskopik HPMC / HPS ditetepake. Kanggo ngontrol sifat komposit kanthi ngontrol struktur fase lan kompatibilitas sistem komposit HPMC / HPS miturut hubungan antara sifat makroskopik lan struktur mikromorfologis sistem komposit HPMC / HPS. Kanthi nyinaoni efek HPS sing diowahi sacara kimia kanthi derajat sing beda-beda ing sifat rheologis, sifat gel, struktur mikro lan sifat makroskopik membran, hubungan antara struktur mikro lan sifat makroskopik saka sistem gel invers kadhemen lan panas HPMC / HPS diselidiki. Hubungan antarane loro, lan model fisik iki diadegaké kanggo njlentrehake mekanisme gelation lan faktor pengaruh lan hukum saka gel kadhemen lan panas ing sistem senyawa. Pasinaon sing relevan wis nggawe kesimpulan ing ngisor iki.
- Ngganti rasio compounding sistem senyawa HPMC / HPS bisa Ngartekno nambah sifat rheological kayata viskositas, fluidity lan thixotropy saka HPMC ing suhu kurang. Hubungan antara sifat rheologis lan struktur mikro saka sistem senyawa kasebut luwih diteliti. Asil tartamtu kaya ing ngisor iki:
(1) Ing suhu kurang, sistem senyawa punika phase-dispersed phase terus-terusan "segara-pulo" struktur, lan transisi phase terus ana ing 4: 6 karo nyuda saka HPMC / HPS rasio senyawa. Nalika rasio compounding dhuwur (isi HPMC liyane), HPMC karo viskositas kurang fase terus, lan HPS minangka phase buyar. Kanggo sistem senyawa HPMC / HPS, nalika komponen viskositas kurang minangka fase kontinu lan komponen viskositas dhuwur minangka fase kontinu, kontribusi viskositas fase kontinu kanggo viskositas sistem senyawa beda banget. Nalika HPMC kurang viskositas minangka fase terus-terusan, viskositas sistem senyawa utamane nuduhake kontribusi viskositas fase terus-terusan; nalika HPS viskositas dhuwur minangka fase terus-terusan, HPMC minangka fase sing kasebar bakal ngurangi viskositas HPS viskositas dhuwur. efek. Kanthi nambah isi HPS lan konsentrasi solusi ing sistem senyawa, viskositas lan kedadean thinning geser saka sistem senyawa mboko sithik tambah, fluidity melorot, lan prilaku ngalangi-kaya saka sistem senyawa iki meningkat. Viskositas lan thixotropy HPMC diimbangi kanthi formulasi karo HPS.
(2) Kanggo sistem compounding 5:5, HPMC lan HPS bisa mbentuk fase terus-terusan ing suhu kurang lan dhuwur, mungguh. Owah-owahan struktur fase iki bisa nyebabake viskositas kompleks, sifat viskoelastik, ketergantungan frekuensi lan sifat gel saka gel kompleks. Minangka fase kasebar, HPMC lan HPS bisa nemtokake sifat rheological lan sifat gel saka sistem senyawa HPMC / HPS ing suhu dhuwur lan kurang, mungguh. Kurva viskoelastik saka sampel komposit HPMC/HPS padha karo HPS ing suhu kurang lan HPMC ing suhu dhuwur.
(3) Hubungan antara struktur mikro, sifat rheologi lan sifat gel sistem komposit HPMC/HPS ditetepake. Loro-lorone owah-owahan tiba-tiba ing kurva viskositas sistem gabungan lan puncak delta tan ing kurva faktor mundhut katon ing 45 °C, sing konsisten karo fenomena fase kontinyu sing diamati ing mikrograf (ing 45 °C).
- Kanthi nyinaoni struktur mikro lan sifat mekanik, sifat termomekanik dinamis, transmisi cahya, permeabilitas oksigen lan stabilitas termal saka membran komposit sing disiapake miturut rasio compounding lan konsentrasi solusi sing beda, digabungake karo teknologi mikroskop optik pewarnaan yodium, riset Morfologi fase, transisi fase lan kompatibilitas. Komplek kasebut diselidiki, lan hubungane antara struktur mikro lan sifat makroskopik saka kompleks kasebut ditetepake. Asil tartamtu kaya ing ngisor iki:
(1) Ora ana antarmuka rong fase sing jelas ing gambar SEM saka film komposit kanthi rasio compounding sing beda. Umume film komposit mung duwe siji titik transisi kaca ing asil DMA, lan umume film komposit mung duwe siji puncak degradasi termal ing kurva DTG. Iki bebarengan nuduhake yen HPMC nduweni kompatibilitas tartamtu karo HPS.
(2) Kelembapan relatif nduweni pengaruh sing signifikan marang sifat mekanik film komposit HPMC / HPS, lan tingkat efek kasebut mundhak kanthi nambah isi HPS. Ing asor relatif ngisor, loro modulus elastis lan kekuatan tensile saka film komposit mundhak karo nambah isi HPS, lan elongation ing break saka film gabungan iku Ngartekno luwih murah tinimbang film komponen murni. Kanthi nambah asor relatif, modulus lentur lan kekuatan tensile saka film gabungan melorot, lan elongation ing break tambah Ngartekno, lan hubungan antarane sifat mechanical saka film gabungan lan rasio compounding nuduhake pola owah-owahan temen ngelawan ing beda. asor relatif. Sifat mekanik saka membran komposit kanthi rasio compounding sing beda-beda nuduhake persimpangan ing kahanan kelembapan relatif sing beda, sing menehi kamungkinan kanggo ngoptimalake kinerja produk miturut syarat aplikasi sing beda.
(3) Hubungan antara struktur mikro, transisi fase, transparansi lan sifat mekanik sistem komposit HPMC/HPS ditetepake. a. Titik paling transparan saka sistem senyawa konsisten karo titik transisi phase saka HPMC saka phase terus kanggo phase buyar lan titik minimal nyuda saka modulus tensile. b. Modulus Young lan elongation ing break nyuda karo Tambah konsentrasi solusi, kang causally related kanggo owah-owahan morfologi saka HPMC saka phase terus kanggo phase buyar ing sistem senyawa.
(4) Kajaba saka HPS nambah tortuosity saluran permeasi oksigen ing membran komposit, Ngartekno nyuda permeabilitas oksigen saka membran, lan mbenakake kinerja alangi oksigen saka membran HPMC.
- Efek modifikasi kimia HPS ing sifat rheologis sistem komposit lan sifat komprehensif membran komposit kayata struktur kristal, struktur wilayah amorf, sifat mekanik, permeabilitas oksigen lan stabilitas termal diteliti. Asil tartamtu kaya ing ngisor iki:
(1) Hydroxypropylation saka HPS bisa nyuda viskositas sistem senyawa ing suhu kurang, nambah fluidity saka solusi senyawa, lan ngurangi kedadean saka nyukur thinning; hydroxypropylation saka HPS bisa mbatesi wilayah viscoelastic linear saka sistem senyawa, ngurangi suhu transisi phase saka HPMC / sistem senyawa HPS, lan nambah prilaku ngalangi-kaya sistem senyawa ing suhu kurang lan fluidity ing suhu dhuwur.
(2) Ing hydroxypropylation saka HPS lan asil dandan saka kompatibilitas loro komponen Ngartekno bisa nyandhet recrystallization saka pati ing membran, lan ningkataké tatanan saka longgar struktur poto-padha ing membran gabungan. Introduksi gugus hidroksipropil sing akeh banget ing rantai molekul pati mbatesi ikatan lan susunan ulang segmen molekul HPS kanthi tertib, sing nyebabake pembentukan struktur HPS sing luwih longgar. Kanggo sistem kompleks, paningkatan tingkat substitusi hydroxypropyl ngidini molekul HPMC sing kaya ranté mlebu ing wilayah rongga HPS sing longgar, sing nambah kompatibilitas sistem kompleks lan nambah Kapadhetan struktur HPS sing padha. Kompatibilitas sistem senyawa mundhak kanthi nambah tingkat substitusi gugus hidroksipropil, sing konsisten karo asil sifat rheologis.
(3) Sifat-sifat makroskopik kayata sifat mekanik, stabilitas termal lan permeabilitas oksigen saka membran komposit HPMC / HPS raket banget karo struktur kristal internal lan struktur wilayah amorf. Efek gabungan saka loro efek saka kompatibilitas loro komponen.
- Kanthi nyinaoni efek konsentrasi solusi, suhu lan modifikasi kimia HPS ing sifat rheologis sistem senyawa, mekanisme gelation saka sistem senyawa gel kuwalik panas-dingin HPMC / HPS dibahas. Asil tartamtu kaya ing ngisor iki:
(1) Ana konsentrasi kritis (8%) ing sistem senyawa, ing ngisor konsentrasi kritis, HPMC lan HPS ana ing ranté molekul lan wilayah fase independen; nalika konsentrasi kritis tekan, fase HPS dibentuk ing solusi minangka kondensat. Pusat gel minangka struktur mikrogel sing disambungake kanthi intertwining rantai molekul HPMC; ndhuwur konsentrasi kritis, intertwining luwih Komplek lan interaksi kuwat, lan solusi nuduhake prilaku sing padha karo polimer nyawiji.
(2) Sistem kompleks nduweni titik transisi fase terus-terusan kanthi owah-owahan suhu, sing ana hubungane karo prilaku gel HPMC lan HPS ing sistem kompleks. Ing suhu kurang, viskositas HPMC luwih murah tinimbang HPS, saéngga HPMC mbentuk fase terus-terusan ngubengi fase gel HPS kanthi viskositas dhuwur. Ing pinggiran rong fase, gugus hidroksil ing rantai HPMC kelangan bagean saka banyu pengikat lan mbentuk ikatan hidrogen antarmolekul karo rantai molekul HPS. Sajrone proses pemanasan, rantai molekul HPS pindhah amarga nyerep energi sing cukup lan mbentuk ikatan hidrogen karo molekul banyu, sing nyebabake pecah struktur gel. Ing wektu sing padha, struktur kandhang banyu lan cangkang banyu ing rantai HPMC dirusak, lan mboko sithik pecah kanggo mbabarake klompok hidrofilik lan klompok hidrofobik. Ing suhu dhuwur, HPMC mbentuk struktur jaringan gel amarga ikatan hidrogen intermolecular lan asosiasi hidrofobik, lan kanthi mangkono dadi viskositas dhuwur phase buyar buyar ing HPS phase terus-terusan gulungan acak.
(3) Kanthi nambah derajat substitusi hydroxypropyl saka HPS, kompatibilitas sistem senyawa HPMC / HPS mbenakake, lan suhu transisi phase ing sistem senyawa pindhah menyang suhu kurang. Kanthi paningkatan derajat substitusi hidroksipropil, ana pecahan heliks sing luwih dowo ing solusi HPS, sing bisa mbentuk ikatan hidrogen antarmolekul kanthi rantai molekul HPMC ing wates rong fase, saéngga mbentuk struktur sing luwih seragam. Hydroxypropylation nyuda viskositas pati, supaya prabédan viskositas antarane HPMC lan HPS ing senyawa wis narrowed, kang kondusif kanggo tatanan saka senyawa liyane podho, lan Nilai minimal saka prabédan viskositas antarane loro komponen gerakane kanggo kurang. wilayah suhu.
2. TCTerms inovasi
1. Desain lan mbangun HPMC / HPS sistem senyawa gel kadhemen lan panas mbalikke-phase, lan sistematis sinau sifat rheological unik saka sistem iki, utamané konsentrasi solusi senyawa, rasio senyawa, suhu lan kimia modifikasi komponen. Hukum pengaruh saka sifat rheologis, sifat gel lan kompatibilitas sistem senyawa ditliti maneh, lan morfologi fase lan transisi fase saka sistem senyawa ditliti maneh digabungake karo pengamatan mikroskop optik pewarna yodium, lan mikro-morfologis. Struktur sistem senyawa ditetepake- Sifat rheologis-hubungan sifat gel. Kanggo pisanan, model Arrhenius digunakake kanggo pas karo hukum pembentukan gel saka kadhemen lan panas mbalikke-phase komposit gel ing sawetara suhu beda.
2. Distribusi fase, transisi fase lan kompatibilitas sistem komposit HPMC / HPS diamati kanthi teknologi analisis mikroskop optik pewarnaan yodium, lan sifat-sifat transparansi-mekanis ditetepake kanthi nggabungake sifat optik lan sifat mekanik film komposit. Hubungan antara struktur mikro lan makroskopik kayata sifat-morfologi fase lan konsentrasi-sifat mekanik-morfologi fase. Iki minangka pisanan kanggo langsung mirsani hukum owah-owahan morfologi fase sistem senyawa iki kanthi rasio compounding, suhu lan konsentrasi, utamané kondisi transisi fase lan efek transisi fase ing sifat sistem senyawa.
3. Struktur kristal lan struktur amorf saka membran komposit kanthi derajat substitusi hidroksipropil HPS sing beda-beda diteliti dening SAXS, lan mekanisme gelasi lan pengaruh gel komposit dibahas kanthi kombinasi karo asil rheologis lan sifat makroskopik kayata permeabilitas oksigen saka membran komposit. Faktor lan hukum, pisanan ditemokake yen viskositas sistem komposit ana hubungane karo kapadhetan struktur sing padha ing membran komposit, lan langsung nemtokake sifat makroskopik kayata permeabilitas oksigen lan sifat mekanik komposit. membran, lan netepake hubungan rheologis-struktur mikro-membran antarane sifat materi.
3. Wawasan
Ing taun-taun pungkasan, pangembangan bahan kemasan panganan sing aman lan bisa ditonton nggunakake polimer alami sing bisa dianyari minangka bahan mentah wis dadi hotspot riset ing bidang kemasan panganan. Ing makalah iki, polisakarida alam digunakake minangka bahan baku utama. Miturut compounding HPMC lan HPS, biaya bahan mentahan wis suda, kinerja Processing saka HPMC ing suhu kurang apik, lan kinerja alangi oksigen saka membran gabungan wis apik. Liwat kombinasi analisis rheologis, analisis mikroskop optik pewarnaan yodium lan mikrostruktur film komposit lan analisis kinerja sing komprehensif, morfologi fase, transisi fase, pamisahan fase lan kompatibilitas sistem komposit gel fase terbalik kadhemen-panas. Hubungan antara struktur mikro lan sifat makroskopik saka sistem komposit ditetepake. Miturut hubungan antara sifat makroskopik lan struktur mikromorfologis sistem komposit HPMC / HPS, struktur fase lan kompatibilitas sistem komposit bisa dikontrol kanggo ngontrol bahan komposit. Panliten ing makalah iki nduweni teges nuntun penting kanggo proses produksi sing nyata; mekanisme tatanan, faktor pengaruh lan hukum saka kadhemen lan panas gel komposit kuwalik rembugan, kang sistem gabungan padha saka kadhemen lan panas gel kuwalik. Panliten saka makalah iki nyedhiyakake model teoretis kanggo menehi panuntun dhumateng teoritis kanggo pangembangan lan aplikasi bahan cerdas sing dikontrol suhu khusus. Asiling panaliten makalah menika gadhah nilai teoritis ingkang sae. Panaliten ing makalah iki nyakup persimpangan panganan, bahan, gel lan compounding lan disiplin liyane. Amargi keterbatasan wekdal saha metode panaliten, panaliten babagan topik menika taksih kathah ingkang dereng rampung, ingkang saged dipunjangkepi saha dipundandosi saking aspek-aspek ing ngandhap menika. nggedhekake:
Aspek teoritis:
- Kanggo njelajah efek saka rasio cabang chain beda, bobot molekul lan varieties saka HPS ing situs rheological, sifat membran, morfologi phase, lan kompatibilitas saka sistem senyawa, lan kanggo njelajah hukum pengaruhe ing mekanisme pambentukan gel senyawa. sistem.
- Neliti efek gelar substitusi hidroksipropil HPMC, gelar substitusi methoxyl, bobot molekul lan sumber ing sifat rheologis, sifat gel, sifat membran lan kompatibilitas sistem sistem senyawa, lan nganalisa efek modifikasi kimia HPMC ing kondensasi senyawa. Aturan pengaruh mekanisme pambentukan gel.
- Pengaruh uyah, pH, plasticizer, agen penghubung silang, agen antibakteri lan sistem senyawa liyane ing sifat rheologis, sifat gel, struktur lan sifat membran lan hukume diteliti.
Aplikasi:
- Ngoptimalake rumus kanggo aplikasi kemasan paket bumbu, paket sayuran lan sup padhet, lan sinau efek pengawetan bumbu, sayuran lan sup sajrone panyimpenan, sifat mekanik bahan, lan owah-owahan kinerja produk nalika kena pengaruh eksternal. , lan Kelarutan banyu lan indeks higienis saka materi. Bisa uga ditrapake kanggo panganan granulated kayata kopi lan teh susu, uga kemasan kue, keju, panganan cuci mulut lan panganan liyane sing bisa ditonton.
- Ngoptimalake desain rumus kanggo aplikasi kapsul tanduran obat botani, luwih sinau babagan kondisi pangolahan lan pilihan agen tambahan sing optimal, lan nyiyapake produk kapsul kothong. Indikator fisik lan kimia kayata friability, wektu disintegrasi, kandungan logam abot, lan kandungan mikroba diuji.
- Kanggo aplikasi woh-wohan lan sayuran seger, produk daging, lan liya-liyane, miturut cara pangolahan sing beda-beda kanggo nyemprot, dicelup, lan lukisan, pilih rumus sing cocog, lan sinau tingkat woh sing rusak, mundhut kelembapan, konsumsi nutrisi, kekerasan. sayuran sawise kemasan sajrone periode panyimpenan, gloss lan rasa lan indikator liyane; warna, pH, nilai TVB-N, asam thiobarbituric lan jumlah mikroorganisme produk daging sawise kemasan.
Wektu kirim: Oct-17-2022