Rheology at Compatibility ng HPMC/HPS Complex

Rheology at Compatibility ngHPMC/HPSKumplikado

Susing salita: hydroxypropyl methylcellulose;hydroxypropyl starch;rheological katangian;pagiging tugma;pagbabago ng kemikal.

Ang Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) ay isang polysaccharide polymer na karaniwang ginagamit sa paghahanda ng mga nakakain na pelikula.Ito ay malawakang ginagamit sa larangan ng pagkain at gamot.Ang pelikula ay may magandang transparency, mekanikal na katangian at oil barrier properties.Gayunpaman, ang HPMC ay isang thermally induced gel, na humahantong sa mahinang pagpoproseso nito sa mababang temperatura at mataas na pagkonsumo ng enerhiya sa produksyon;bilang karagdagan, nililimitahan nito ang mahal na presyo ng hilaw na materyales sa malawak na aplikasyon nito kabilang ang larangan ng parmasyutiko.Ang hydroxypropyl starch (HPS) ay isang nakakain na materyal na malawakang ginagamit sa larangan ng pagkain at gamot.Ito ay may malawak na hanay ng mga mapagkukunan at mababang presyo.Ito ay isang mainam na materyal upang mabawasan ang halaga ng HPMC.Bukod dito, ang malamig na mga katangian ng gel ng HPS ay maaaring balansehin ang lagkit at iba pang mga rheological na katangian ng HPMC., upang mapabuti ang pagganap ng pagproseso nito sa mababang temperatura.Bilang karagdagan, ang HPS edible film ay may mahusay na oxygen barrier properties, kaya maaari itong makabuluhang mapabuti ang oxygen barrier properties ng HPMC edible film.

Ang HPS ay idinagdag sa HPMC para sa compounding, at ang HPMC/HPS malamig at mainit na reversed-phase gel compound system ay itinayo.Ang batas ng impluwensya ng mga katangian ay tinalakay, ang mekanismo ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng HPS at HPMC sa solusyon, ang pagkakatugma at phase transition ng compound system ay tinalakay, at ang relasyon sa pagitan ng mga rheological na katangian at istraktura ng compound system ay itinatag.Ang mga resulta ay nagpapakita na ang compound system ay may kritikal na konsentrasyon (8%), sa ibaba ng kritikal na konsentrasyon, ang HPMC at HPS ay umiiral sa mga independiyenteng molecular chain at phase region;sa itaas ng kritikal na konsentrasyon, ang bahagi ng HPS ay nabuo sa solusyon bilang sentro ng gel, Ang istraktura ng microgel, na konektado sa pamamagitan ng intertwining ng mga molecular chain ng HPMC, ay nagpapakita ng isang pag-uugali na katulad ng isang polymer melt.Ang mga rheological na katangian ng compound system at ang compound ratio ay umaayon sa logarithmic sum rule, at nagpapakita ng tiyak na antas ng positive at negative deviation, na nagpapahiwatig na ang dalawang bahagi ay may magandang compatibility.Ang compound system ay isang tuluy-tuloy na phase-dispersed phase na "sea-island" na istraktura sa mababang temperatura, at ang tuluy-tuloy na phase transition ay nangyayari sa 4:6 na may pagbaba ng HPMC/HPS compound ratio.

Bilang isang mahalagang bahagi ng mga kalakal ng pagkain, ang packaging ng pagkain ay maaaring maiwasan ang pagkasira at pagdumi sa pagkain ng mga panlabas na salik sa proseso ng sirkulasyon at pag-iimbak, sa gayon ay nagpapahaba ng buhay ng istante at panahon ng pag-iimbak ng pagkain.Bilang isang bagong uri ng food packaging material na ligtas at nakakain, at kahit na may partikular na nutritional value, ang edible film ay may malawak na posibilidad na magamit sa food packaging at preservation, fast food at pharmaceutical capsules, at naging isang research hotspot sa kasalukuyang pagkain. mga patlang na nauugnay sa packaging.

Ang HPMC/HPS composite membrane ay inihanda sa pamamagitan ng paraan ng paghahagis.Ang compatibility at phase separation ng composite system ay higit pang ginalugad sa pamamagitan ng pag-scan ng electron microscopy, dynamic thermomechanical property analysis at thermogravimetric analysis, at ang mga mekanikal na katangian ng composite membrane ay pinag-aralan.at oxygen permeability at iba pang mga katangian ng lamad.Ang mga resulta ay nagpapakita na walang halatang two-phase interface na makikita sa SEM na mga imahe ng lahat ng mga composite na pelikula, mayroon lamang isang glass transition point sa mga resulta ng DMA ng karamihan sa mga composite na pelikula, at isang thermal degradation peak lang ang lilitaw sa mga DTG curves ng karamihan sa mga pinagsama-samang pelikula.Ang HPMC ay may tiyak na pagkakatugma sa HPS.Ang pagdaragdag ng HPS sa HPMC ay makabuluhang nagpapabuti sa mga katangian ng oxygen barrier ng composite membrane.Ang mga mekanikal na katangian ng composite membrane ay lubhang nag-iiba sa compounding ratio at ang relatibong halumigmig ng kapaligiran, at nagpapakita ng crossover point, na maaaring magbigay ng sanggunian para sa pag-optimize ng produkto para sa iba't ibang mga kinakailangan sa aplikasyon.

Ang microscopic morphology, phase distribution, phase transition at iba pang microstructure ng HPMC/HPS compound system ay pinag-aralan sa pamamagitan ng simpleng iodine dyeing optical microscope analysis, at ang transparency at mechanical properties ng compound system ay pinag-aralan ng ultraviolet spectrophotometer at mechanical property tester.Naitatag ang ugnayan sa pagitan ng microscopic morphological structure at ng macroscopic comprehensive performance ng HPMC/HPS compound system.Ang mga resulta ay nagpapakita na ang isang malaking bilang ng mga mesophases ay naroroon sa compound system, na may magandang compatibility.Mayroong isang phase transition point sa compound system, at ang phase transition point na ito ay may isang tiyak na compound ratio at solution concentration dependence.Ang pinakamababang punto ng transparency ng compound system ay pare-pareho sa phase transition point ng HPMC mula sa tuloy-tuloy na phase hanggang dispersed phase at ang pinakamababang punto ng tensile modulus.Ang modulus at pagpahaba ng Young sa break ay nabawasan sa pagtaas ng konsentrasyon ng solusyon, na may kaugnayan sa sanhi ng paglipat ng HPMC mula sa tuloy-tuloy na bahagi patungo sa dispersed na bahagi.

Ang isang rheometer ay ginamit upang pag-aralan ang epekto ng kemikal na pagbabago ng HPS sa mga rheological na katangian at mga katangian ng gel ng malamig at mainit na reversed-phase gel compound system ng HPMC/HPS.Ang mga kapasidad at phase transition ay pinag-aralan, at ang relasyon sa pagitan ng microstructure at rheological at gel properties ay naitatag.Ang mga resulta ng pananaliksik ay nagpapakita na ang hydroxypropylation ng HPS ay maaaring mabawasan ang lagkit ng compound system sa mababang temperatura, mapabuti ang pagkalikido ng compound solution, at bawasan ang phenomenon ng shear thinning;ang hydroxypropylation ng HPS ay maaaring paliitin ang linear viscosity ng compound system.Sa elastic na rehiyon, ang phase transition temperature ng HPMC/HPS compound system ay nababawasan, at ang solid-like na pag-uugali ng compound system sa mababang temperatura at ang fluidity sa mataas na temperatura ay napabuti.Ang HPMC at HPS ay bumubuo ng tuluy-tuloy na mga phase sa mababa at mataas na temperatura, ayon sa pagkakabanggit, at habang tinutukoy ng mga dispersed phase ang mga rheological na katangian at mga katangian ng gel ng composite system sa mataas at mababang temperatura.Parehong ang biglaang pagbabago sa viscosity curve ng compounded system at ang tan delta peak sa loss factor curve ay lumilitaw sa 45 °C, na umaalingawngaw sa co-continuous phase phenomenon na naobserbahan sa iodine-stained micrographs sa 45 °C.

Ang epekto ng kemikal na pagbabago ng HPS sa mala-kristal na istraktura at micro-divisional na istraktura ng composite film ay pinag-aralan ng synchrotron radiation small-angle X-ray scattering technology, at ang mga mekanikal na katangian, oxygen barrier properties at thermal stability ng composite film ay sistematikong pinag-aralan ang impluwensya ng mga pagbabago sa istruktura ng kemikal ng mga compound na bahagi sa microstructure at macroscopic na katangian ng mga compound system.Ang mga resulta ng synchrotron radiation ay nagpakita na ang hydroxypropylation ng HPS at ang pagpapabuti ng compatibility ng dalawang bahagi ay maaaring makabuluhang pigilan ang recrystallization ng starch sa lamad at itaguyod ang pagbuo ng isang looser self-similar na istraktura sa composite membrane.Ang mga macroscopic na katangian tulad ng mga mekanikal na katangian, thermal stability at oxygen permeability ng HPMC/HPS composite membrane ay malapit na nauugnay sa panloob na kristal na istraktura at amorphous na istraktura ng rehiyon.Ang pinagsamang epekto ng dalawang epekto.

Unang Kabanata Panimula

Bilang mahalagang bahagi ng mga bilihin ng pagkain, ang mga materyales sa packaging ng pagkain ay maaaring maprotektahan ang pagkain mula sa pisikal, kemikal at biyolohikal na pinsala at polusyon sa panahon ng sirkulasyon at pag-iimbak, mapanatili ang kalidad ng pagkain mismo, mapadali ang pagkonsumo ng pagkain, at matiyak ang pagkain.Pangmatagalang pag-iimbak at pag-iingat, at nagbibigay ng hitsura ng pagkain upang maakit ang pagkonsumo at makakuha ng halaga na lampas sa materyal na halaga [1-4].Bilang isang bagong uri ng food packaging material na ligtas at nakakain, at kahit na may partikular na nutritional value, ang edible film ay may malawak na posibilidad na magamit sa food packaging at preservation, fast food at pharmaceutical capsules, at naging isang research hotspot sa kasalukuyang pagkain. mga patlang na nauugnay sa packaging.

Ang mga nakakain na pelikula ay mga pelikulang may buhaghag na istraktura ng network, kadalasang nakukuha sa pamamagitan ng pagproseso ng mga natural edible polymer.Maraming mga natural na polymer na umiiral sa kalikasan ang may mga katangian ng gel, at ang kanilang mga may tubig na solusyon ay maaaring bumuo ng mga hydrogel sa ilalim ng ilang mga kundisyon, tulad ng ilang natural na polysaccharides, protina, lipid, atbp.Ang mga natural na istrukturang polysaccharides tulad ng starch at cellulose, dahil sa kanilang espesyal na molekular na istraktura ng long-chain helix at stable na mga katangian ng kemikal, ay maaaring maging angkop para sa pangmatagalan at iba't ibang mga kapaligiran sa imbakan, at malawak na pinag-aralan bilang nakakain na mga materyales na bumubuo ng pelikula .Ang mga nakakain na pelikula na ginawa mula sa isang polysaccharide ay kadalasang may ilang mga limitasyon sa pagganap.Samakatuwid, upang maalis ang mga limitasyon ng single polysaccharide edible films, makakuha ng mga espesyal na katangian o bumuo ng mga bagong function, bawasan ang mga presyo ng produkto, at palawakin ang kanilang mga aplikasyon, kadalasang dalawang uri ng polysaccharides ang ginagamit.O ang mga natural na polysaccharides sa itaas ay pinagsama upang makamit ang epekto ng mga pantulong na katangian.Gayunpaman, dahil sa pagkakaiba sa istraktura ng molekular sa pagitan ng iba't ibang mga polimer, mayroong isang tiyak na conformational entropy, at karamihan sa mga polymer complex ay bahagyang magkatugma o hindi magkatugma.Ang phase morphology at compatibility ng polymer complex ay tutukuyin ang mga katangian ng composite material.Ang kasaysayan ng pagpapapangit at daloy sa panahon ng pagproseso ay may malaking epekto sa istraktura.Samakatuwid, ang mga macroscopic na katangian tulad ng mga rheological na katangian ng polymer complex system ay pinag-aralan.Ang ugnayan sa pagitan ng mga microscopic morphological na istruktura tulad ng phase morphology at compatibility ay mahalaga para sa pagsasaayos ng pagganap, pagsusuri at pagbabago ng mga composite na materyales, teknolohiya sa pagpoproseso, paggabay sa disenyo ng formula at disenyo ng makinarya sa pagproseso, at pagsusuri ng produksyon.Ang pagpoproseso ng pagganap ng produkto at ang pagbuo at aplikasyon ng mga bagong polymer na materyales ay may malaking kahalagahan.

Sa kabanatang ito, ang katayuan ng pananaliksik at pag-unlad ng aplikasyon ng mga edible film na materyales ay sinusuri nang detalyado;ang sitwasyon ng pananaliksik ng mga natural na hydrogels;ang layunin at paraan ng polymer compounding at ang pag-unlad ng pananaliksik ng polysaccharide compounding;ang rheological research method ng compounding system;Ang mga rheological na katangian at pagbuo ng modelo ng malamig at mainit na reverse gel system ay sinusuri at tinalakay, pati na rin ang kahalagahan ng pananaliksik, layunin ng pananaliksik at pananaliksik ng nilalaman ng papel na ito.

1.1 Nakakain na pelikula

Ang edible film ay tumutukoy sa pagdaragdag ng mga plasticizer at cross-linking agent batay sa mga natural na nakakain na substance (tulad ng structural polysaccharides, lipids, proteins), sa pamamagitan ng iba't ibang intermolecular interaction, sa pamamagitan ng compounding, heating, coating, drying, atbp. Ang pelikulang may porous network istraktura na nabuo sa pamamagitan ng paggamot.Maaari itong magbigay ng iba't ibang mga function tulad ng mga mapipiling katangian ng hadlang sa gas, moisture, mga nilalaman at mga panlabas na nakakapinsalang sangkap, upang mapabuti ang kalidad ng pandama at panloob na istraktura ng pagkain, at pahabain ang panahon ng pag-iimbak o buhay ng istante ng mga produktong pagkain .

1.1.1 Kasaysayan ng Pag-unlad ng Edible Films

Ang pagbuo ng edible film ay maaaring masubaybayan noong ika-12 at ika-13 siglo.Noong panahong iyon, ang mga Intsik ay gumamit ng isang simpleng paraan ng waxing upang balutin ang mga citrus at lemon, na epektibong nakabawas sa pagkawala ng tubig sa mga prutas at gulay, upang mapanatili ng mga prutas at gulay ang kanilang orihinal na kinang, at sa gayon ay nagpapahaba ng buhay ng istante ng mga prutas at gulay, ngunit labis na pumipigil sa aerobic na paghinga ng mga prutas at gulay, na nagreresulta sa pagkasira ng fermentative ng prutas .Noong ika-15 siglo, nagsimula na ang mga Asyano na gumawa ng edible film mula sa soy milk, at ginamit ito upang protektahan ang pagkain at dagdagan ang hitsura ng pagkain [20].Noong ika-16 na siglo, gumamit ng taba ang mga British sa mga ibabaw ng pagkain upang mabawasan ang pagkawala ng kahalumigmigan ng pagkain.Noong ika-19 na siglo, unang ginamit ang sucrose bilang isang edible coating sa mga nuts, almonds at hazelnuts upang maiwasan ang oxidation at rancidity sa panahon ng storage .Noong 1830s, lumitaw ang mga komersyal na hot-melt paraffin film para sa mga prutas tulad ng mansanas at peras .Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, ang mga pelikulang Gelatin ay ini-spray sa ibabaw ng mga produktong karne at iba pang mga pagkain para sa pangangalaga ng pagkain .Noong unang bahagi ng 1950s, ang carnauba wax, atbp., ay ginawang mga oil-in-water emulsion para sa patong at pag-iingat ng mga sariwang prutas at gulay .Noong huling bahagi ng 1950s, nagsimulang umunlad ang pananaliksik sa mga nakakain na pelikula na inilapat sa mga produktong karne, at ang pinakamalawak at matagumpay na halimbawa ay ang mga produktong enema na naproseso mula sa maliliit na bituka ng hayop hanggang sa mga casing .

Mula noong 1950s, masasabing ang konsepto ng edible film lang talaga ang iminungkahi.Simula noon, maraming mananaliksik ang nagkaroon ng matinding interes sa mga nakakain na pelikula.Noong 1991, inilapat ni Nisperes ang carboxymethyl cellulose (CMC) sa patong at pangangalaga ng mga saging at iba pang prutas, nabawasan ang paghinga ng prutas, at naantala ang pagkawala ng chlorophyll.Park et al.noong 1994 ay iniulat ang mabisang barrier properties ng zein protein film sa O2 at CO2, na nagpabuti sa pagkawala ng tubig, pagkalanta at pagkawalan ng kulay ng mga kamatis .Noong 1995, gumamit si Lourdin ng dilute alkaline solution upang gamutin ang starch, at idinagdag ang gliserin sa mga strawberry para sa pagiging bago, na nagpababa sa rate ng pagkawala ng tubig ng mga strawberry at naantala ang pagkasira .Pinahusay ng Baberjee ang edible film properties noong 1996 sa pamamagitan ng micro-liquefaction at ultrasonic treatment ng film-forming liquid, kaya ang laki ng particle ng film-forming liquid ay makabuluhang nabawasan at ang homogeneous stability ng emulsion ay napabuti .Noong 1998, Padegett et al.idinagdag ang lysozyme o nisin sa soybean protein edible film at ginamit ito upang balutin ang pagkain, at natagpuan na ang paglaki ng lactic acid bacteria sa pagkain ay epektibong napigilan [30].Noong 1999, si Yin Qinghong et al.gumamit ng beeswax para gumawa ng film coating agent para sa pag-iingat at pag-iimbak ng mga mansanas at iba pang prutas, na maaaring makapigil sa paghinga, maiwasan ang pag-urong at pagbaba ng timbang, at pagbawalan ang microbial invasion .

Sa loob ng maraming taon, ang mga corn-baking beakers para sa ice cream packaging, glutinous rice paper para sa candy packaging, at tofu skin para sa meat dish ay karaniwang nakakain na packaging.Ngunit ang mga komersyal na aplikasyon ng mga nakakain na pelikula ay halos wala noong 1967, at maging ang pag-iingat ng prutas na pinahiran ng waks ay may napakalimitadong komersyal na paggamit.Hanggang 1986, ilang kumpanya ang nagsimulang magbigay ng edible film products, at noong 1996, ang bilang ng edible film companies ay lumaki sa mahigit 600. Sa kasalukuyan, ang aplikasyon ng edible film sa food packaging preservation ay tumataas, at nakamit ang isang taunang kita na higit sa 100 milyong US dollars .

1.1.2 Mga katangian at uri ng edible films

Ayon sa nauugnay na pananaliksik, ang edible film ay may mga sumusunod na namumukod-tanging mga pakinabang: edible film ay maaaring maiwasan ang pagbaba at pagkasira ng kalidad ng pagkain na dulot ng mutual migration ng iba't ibang mga sangkap ng pagkain;ang ilang mga bahagi ng nakakain na pelikula mismo ay may espesyal na nutritional value at function ng pangangalaga sa kalusugan;ang edible film ay may opsyonal na mga katangian ng hadlang sa CO2, O2 at iba pang mga gas;edible film ay maaaring gamitin para sa microwave, baking, pritong pagkain at gamot film at patong;edible film ay maaaring gamitin bilang antioxidants at preservatives at iba pang mga carrier, at dahil doon pagpapahaba ng shelf buhay ng pagkain;edible film ay maaaring gamitin bilang isang carrier para sa colorants at nutritional fortifiers, atbp, upang mapabuti ang kalidad ng pagkain at mapabuti ang food sensory properties;ang nakakain na pelikula ay ligtas at nakakain, at maaaring kainin kasama ng pagkain;Maaaring gamitin ang mga nakakain na packaging film para sa pag-iimpake ng maliliit na dami o yunit ng pagkain, at bumuo ng multi-layer na composite na packaging na may tradisyonal na mga materyales sa packaging, na nagpapabuti sa pangkalahatang pagganap ng hadlang ng mga materyales sa packaging .

Ang dahilan kung bakit ang mga nakakain na packaging film ay may mga functional na katangian sa itaas ay pangunahing batay sa pagbuo ng isang tiyak na three-dimensional na istraktura ng network sa loob ng mga ito, kaya nagpapakita ng ilang mga katangian ng lakas at hadlang .Ang mga functional na katangian ng nakakain na packaging film ay makabuluhang apektado ng mga katangian ng mga bahagi nito, at ang antas ng panloob na polymer crosslinking, ang pagkakapareho at density ng istraktura ng network ay apektado din ng iba't ibang mga proseso ng pagbuo ng pelikula.May mga halatang pagkakaiba sa pagganap [15, 35].Ang mga nakakain na pelikula ay mayroon ding ilang iba pang mga katangian tulad ng solubility, kulay, transparency, atbp. Ang mga angkop na materyales sa packaging ng edible film ay maaaring mapili ayon sa iba't ibang kapaligiran ng paggamit at ang mga pagkakaiba sa mga bagay ng produkto na ipapakete.

Ayon sa paraan ng pagbuo ng edible film, maaari itong hatiin sa mga pelikula at coatings: (1) Ang mga pre-prepared independent films ay karaniwang tinatawag na films .(2) Ang manipis na layer na nabuo sa ibabaw ng pagkain sa pamamagitan ng patong, paglubog, at pagsabog ay tinatawag na patong.Pangunahing ginagamit ang mga pelikula para sa mga pagkaing may iba't ibang sangkap na kailangang isa-isang nakabalot (tulad ng mga pakete ng pampalasa at mga pakete ng langis sa mga pagkaing madaling gamitin), mga pagkain na may parehong sangkap ngunit kailangang i-package nang hiwalay (tulad ng maliliit na pakete ng kape, gatas na pulbos, atbp.), at mga gamot o produkto ng pangangalagang pangkalusugan.Materyal na kapsula;Ang patong ay pangunahing ginagamit para sa pag-iingat ng sariwang pagkain tulad ng mga prutas at gulay, mga produktong karne, patong ng mga gamot at ang pagpupulong ng mga controlled-release microcapsule .

Ayon sa mga materyales na bumubuo ng pelikula ng edible packaging film, maaari itong nahahati sa: polysaccharide edible film, protein edible film, lipid edible film, microbial edible film at composite edible film .

1.1.3 Paglalapat ng edible film

Bilang isang bagong uri ng materyal sa packaging ng pagkain na ligtas at nakakain, at kahit na may isang tiyak na nutritional value, ang edible film ay malawakang ginagamit sa industriya ng packaging ng pagkain, larangan ng parmasyutiko, pag-iimbak at pag-iingat ng mga prutas at gulay, ang pagproseso at pangangalaga. ng karne at mga produktong tubig, ang produksyon ng fast food, at ang produksyon ng langis.Ito ay may malawak na mga prospect ng aplikasyon sa pag-iingat ng mga pagkain tulad ng pritong inihurnong candies.

1.1.3.1 Aplikasyon sa packaging ng pagkain

Ang solusyon sa pagbuo ng pelikula ay sakop sa pagkain na ipapakete sa pamamagitan ng pag-spray, pagsipilyo, paglubog, atbp., upang maiwasan ang pagtagos ng moisture, oxygen at aromatic substance, na maaaring epektibong mabawasan ang pagkawala ng packaging at mabawasan ang bilang ng mga layer ng packaging ;makabuluhang bawasan ang panlabas na layer ng pagkain Ang pagiging kumplikado ng mga bahagi ng plastic packaging ay nagpapadali sa pag-recycle at pagproseso nito, at binabawasan ang polusyon sa kapaligiran;ito ay inilapat sa hiwalay na packaging ng ilang bahagi ng multi-component complex na mga pagkain upang mabawasan ang mutual migration sa pagitan ng iba't ibang bahagi, at sa gayon ay mabawasan ang polusyon sa kapaligiran.Bawasan ang pagkasira ng pagkain o pagbaba ng kalidad ng pagkain.Ang nakakain na pelikula ay direktang pinoproseso sa packaging paper o packaging bag para sa packaging ng pagkain, na hindi lamang nakakamit ng kaligtasan, kalinisan at kaginhawahan, ngunit binabawasan din ang presyon ng puting polusyon sa kapaligiran.

Gamit ang mais, soybeans at trigo bilang pangunahing hilaw na materyales, ang mga parang papel na cereal film ay maaaring ihanda at gamitin para sa packaging ng mga sausage at iba pang pagkain.Pagkatapos gamitin, kahit na itapon ang mga ito sa natural na kapaligiran, ang mga ito ay biodegradable at maaaring gawing pataba ng lupa upang mapabuti ang lupa..Gamit ang starch, chitosan at bean dregs bilang pangunahing materyales, ang nakakain na wrapping paper ay maaaring ihanda para sa pag-iimpake ng fast food tulad ng fast-food noodles at French fries, na maginhawa, ligtas at napakapopular;ginagamit para sa mga pakete ng pampalasa, mga solidong sopas Ang pag-iimpake ng mga pagkaing madaling gamitin tulad ng mga hilaw na materyales, na maaaring direktang lutuin sa palayok kapag ginamit, ay maaaring maiwasan ang kontaminasyon ng pagkain, dagdagan ang nutrisyon ng pagkain, at mapadali ang paglilinis .Ang pinatuyong abukado, patatas, at sirang bigas ay pinaasim at ginagawang polysaccharides, na maaaring magamit upang maghanda ng mga bagong nakakain na panloob na materyales sa packaging na walang kulay at transparent, may magandang oxygen barrier properties at mekanikal na katangian, at ginagamit para sa packaging ng milk powder , langis ng salad at iba pang mga produkto [19].Para sa pagkain ng militar, pagkatapos gamitin ang produkto, ang tradisyunal na plastic packaging material ay itinatapon sa kapaligiran at nagiging marker para sa pagsubaybay ng kaaway, na madaling ihayag kung nasaan.Sa mga multi-component na espesyal na pagkain tulad ng pizza, pastry, ketchup, ice cream, yogurt, cake at dessert, hindi direktang maidadagdag ang mga plastic packaging materials para gamitin, at ang nakakain na packaging film ay nagpapakita ng mga natatanging pakinabang nito, na maaaring mabawasan ang bilang ng mga grupo Fractional ang paglipat ng mga sangkap ng lasa ay nagpapabuti sa kalidad ng produkto at aesthetics [21].Maaaring gamitin ang nakakain na packaging film sa pagproseso ng pagkain sa microwave ng batter system.Ang mga produktong karne, gulay, keso at prutas ay paunang naka-package sa pamamagitan ng pag-spray, paglubog o pagsipilyo, atbp., frozen at nakaimbak, at kailangan lamang na i-microwave para makonsumo.

Bagama't kakaunti ang mga komersyal na edible packaging paper at bag na magagamit, maraming patent ang nairehistro sa pagbabalangkas at aplikasyon ng mga potensyal na nakakain na mga materyales sa packaging .Inaprubahan ng mga awtoridad sa regulasyon ng pagkain sa France ang isang industriyalisadong edible packaging bag na pinangalanang "SOLUPAN", na binubuo ng hydroxypropyl methylcellulose, starch at sodium sorbate, at available sa komersyo .

1.1.3.2 Aplikasyon sa Medisina

Ang gelatin, cellulose derivatives, starch at edible gum ay maaaring gamitin upang maghanda ng malambot at matitigas na capsule shell ng mga gamot at produktong pangkalusugan, na maaaring epektibong matiyak ang bisa ng mga gamot at produktong pangkalusugan, at ligtas at nakakain;ang ilang mga gamot ay may likas na mapait na lasa, na mahirap gamitin ng mga pasyente.Ang mga tinatanggap at nakakain na pelikula ay maaaring gamitin bilang panlasa-masking coatings para sa mga naturang gamot;ilang enteric polymer polymer ay hindi natutunaw sa tiyan (pH 1.2) na kapaligiran, ngunit natutunaw sa bituka (pH 6.8) na kapaligiran at maaaring gamitin sa bituka na Sustained-release na gamot na patong;maaari ding gamitin bilang carrier para sa mga naka-target na gamot.

Blanco-Fernandez et al.naghanda ng chitosan acetylated monoglyceride composite film at ginamit ito para sa matagal na pagpapalabas ng antioxidant activity ng bitamina E, at ang epekto ay kapansin-pansin.Pangmatagalang antioxidant packaging materials .Zhang et al.pinaghalo na almirol na may gulaman, idinagdag ang polyethylene glycol plasticizer, at ginamit na tradisyonal.Ang mga guwang na matigas na kapsula ay inihanda sa pamamagitan ng proseso ng paglubog ng composite film, at pinag-aralan ang transparency, mekanikal na katangian, hydrophilic properties at phase morphology ng composite film.magandang materyal na kapsula [52].Lal et al.ginawang edible coating ang kafirin para sa enteric coating ng mga paracetamol capsule, at pinag-aralan ang mga mekanikal na katangian, thermal properties, barrier properties at drug release properties ng edible film.Ang mga resulta ay nagpakita na ang patong ng sorghum Iba't ibang matigas na kapsula ng gliadin film ay hindi nasira sa tiyan, ngunit inilabas ang gamot sa bituka sa pH 6.8 .Paik et al.naghanda ng mga particle ng HPMC phthalate na pinahiran ng indomethacin, at nag-spray ng nakakain na film-forming liquid ng HPMC sa ibabaw ng mga particle ng gamot, at pinag-aralan ang rate ng entrapment ng gamot, average na laki ng particle ng mga particle ng gamot, edible film ang mga resulta ay nagpakita na ang HPMCN-coated Ang indomethacin oral na gamot ay maaaring makamit ang layunin ng pagtakpan ng mapait na lasa ng gamot at pag-target sa paghahatid ng gamot.Oladzadabbasabadi et al.pinaghalo ang binagong sago starch na may carrageenan upang maghanda ng edible composite film bilang kapalit ng tradisyonal na gelatin capsules, at pinag-aralan ang mga drying kinetics, thermomechanical properties, physicochemical properties at barrier properties, Ipinapakita ng mga resulta na ang composite edible film ay may katulad na mga katangian sa gelatin at maaari gagamitin sa paggawa ng mga kapsula ng parmasyutiko.

1.1.3.3 Paglalapat sa pangangalaga ng prutas at gulay

Sa mga sariwang prutas at gulay pagkatapos mamitas, ang mga biochemical na reaksyon at paghinga ay masigla pa ring nagpapatuloy, na magpapabilis sa pagkasira ng tissue ng mga prutas at gulay, at madaling maging sanhi ng pagkawala ng kahalumigmigan sa mga prutas at gulay sa temperatura ng silid, na nagreresulta sa kalidad ng mga panloob na tisyu at pandama na katangian ng mga prutas at gulay.tanggihan.Samakatuwid, ang pangangalaga ay naging pinakamahalagang isyu sa pag-iimbak at transportasyon ng mga prutas at gulay;ang mga tradisyunal na paraan ng pangangalaga ay may mahinang epekto sa pangangalaga at mataas na gastos.Ang pag-iingat ng patong ng mga prutas at gulay ay kasalukuyang pinakamabisang paraan sa pangangalaga sa temperatura ng silid.Ang nakakain na likidong bumubuo ng pelikula ay pinahiran sa ibabaw ng mga prutas at gulay, na maaaring epektibong maiwasan ang pagsalakay ng mga mikroorganismo, bawasan ang paghinga, pagkawala ng tubig at pagkawala ng sustansya ng mga tisyu ng prutas at gulay, antalahin ang physiological aging ng mga tisyu ng prutas at gulay, at panatilihin ang mga tisyu ng prutas at gulay Ang orihinal na matambok at makinis.Makintab na hitsura, upang makamit ang layunin ng pagpapanatiling sariwa at pagpapahaba ng panahon ng imbakan .Gumagamit ang mga Amerikano ng acetyl monoglyceride at keso na kinuha mula sa langis ng gulay bilang pangunahing hilaw na materyales sa paghahanda ng edible film, at ginagamit ito sa pagputol ng mga prutas at gulay upang manatiling sariwa, maiwasan ang dehydration, browning at pagsalakay ng mga mikroorganismo, upang ito ay mapanatili para sa isang matagal na panahon.Sariwang estado.Gumagamit ang Japan ng basurang sutla bilang hilaw na materyal upang maghanda ng pelikulang fresh-keeping ng patatas, na maaaring makamit ang epekto ng fresh-keeping na maihahambing sa cold storage.Gumagamit ang mga Amerikano ng langis ng gulay at prutas bilang pangunahing hilaw na materyales upang makagawa ng isang patong na likido, at panatilihing sariwa ang pinutol na prutas, at nalaman na ang epekto ng pangangalaga ay mabuti.

Marquez et al.gumamit ng whey protein at pectin bilang hilaw na materyales, at idinagdag ang glutaminase para sa cross-linking upang maghanda ng composite edible film, na ginamit upang balutan ang mga sariwang-cut na mansanas, kamatis at karot, na maaaring makabuluhang bawasan ang rate ng pagbaba ng timbang., pinipigilan ang paglaki ng mga mikroorganismo sa ibabaw ng mga sariwang-cut na prutas at gulay, at pahabain ang buhay ng istante sa premise ng pagpapanatili ng lasa at lasa ng mga sariwang-cut na prutas at gulay .Shi Lei et al.pinahiran ng red globe grapes na may chitosan edible film, na maaaring mabawasan ang pagbaba ng timbang at pagkabulok ng mga ubas, mapanatili ang kulay at ningning ng mga ubas, at maantala ang pagkasira ng mga natutunaw na solido .Gamit ang chitosan, sodium alginate, sodium carboxymethylcellulose at polyacrylate bilang hilaw na materyales, Liu et al.naghanda ng mga nakakain na pelikula sa pamamagitan ng multilayer coating para sa sariwang pag-iingat ng mga prutas at gulay, at pinag-aralan ang kanilang morphology, water solubility, atbp. Ang mga resulta ay nagpakita na ang sodium carboxymethyl cellulose-chitosan-glycerol composite film ay may pinakamahusay na epekto sa pangangalaga .Sun Qingshen et al.pinag-aralan ang composite film ng soybean protein isolate, na ginagamit para sa pag-iingat ng mga strawberry, na maaaring makabuluhang bawasan ang transpiration ng mga strawberry, pagbawalan ang kanilang paghinga, at bawasan ang rate ng bulok na prutas .Ferreira et al.gumamit ng fruit and vegetable residue powder at potato peel powder para maghanda ng composite edible film, pinag-aralan ang water solubility at mechanical properties ng composite film, at gumamit ng coating method para mapanatili ang hawthorn.Ang mga resulta ay nagpakita na ang shelf life ng hawthorn ay pinahaba.50%, ang pagbaba ng timbang rate ay nabawasan ng 30-57%, at ang organic acid at kahalumigmigan ay hindi nagbago nang malaki.Fu Xiaowei et al.pinag-aralan ang pag-iingat ng mga sariwang peppers sa pamamagitan ng chitosan edible film, at ipinakita ng mga resulta na maaari nitong makabuluhang bawasan ang intensity ng paghinga ng mga sariwang peppers sa panahon ng pag-iimbak at maantala ang pagtanda ng mga peppers .Navarro-Tarazaga et al.gumamit ng beeswax-modified HPMC edible film upang mapanatili ang mga plum.Ang mga resulta ay nagpakita na ang beeswax ay maaaring mapabuti ang oxygen at moisture barrier properties at mekanikal na katangian ng HPMC films.Ang rate ng pagbaba ng timbang ng mga plum ay makabuluhang nabawasan, ang paglambot at pagdurugo ng prutas sa panahon ng pag-iimbak ay napabuti, at ang panahon ng pag-iimbak ng mga plum ay pinahaba .Tang Liying et al.gumamit ng shellac alkali solution sa pagbabago ng starch, naghanda ng edible packaging film, at pinag-aralan ang mga katangian ng pelikula nito;kasabay nito, ang paggamit ng likidong bumubuo ng pelikula nito upang balutan ang mga mangga para sa pagiging bago ay epektibong makakabawas sa paghinga. Maaari nitong maiwasan ang browning phenomenon sa panahon ng pag-iimbak, bawasan ang pagbaba ng timbang at pahabain ang panahon ng pag-iimbak.

1.1.3.4 Aplikasyon sa pagproseso at pangangalaga ng mga produktong karne

Ang mga produktong karne na may masaganang sustansya at aktibidad na may mataas na tubig ay madaling sinalakay ng mga mikroorganismo sa proseso ng pagproseso, transportasyon, pag-iimbak at pagkonsumo, na nagreresulta sa pagdidilim ng kulay at oksihenasyon ng taba at iba pang pagkasira.Upang pahabain ang panahon ng pag-iimbak at buhay ng istante ng mga produktong karne, kinakailangang subukang pigilan ang aktibidad ng mga enzyme sa mga produktong karne at ang pagsalakay ng mga microorganism sa ibabaw, at maiwasan ang pagkasira ng kulay at amoy na dulot ng fat oxidation.Sa kasalukuyan, ang edible film preservation ay isa sa mga karaniwang paraan na malawakang ginagamit sa pag-iimbak ng karne sa loob at labas ng bansa.Kung ikukumpara ito sa tradisyonal na pamamaraan, napag-alaman na ang pagsalakay ng mga panlabas na microorganism, ang oxidative rancidity ng taba at ang pagkawala ng juice ay makabuluhang napabuti sa mga produktong karne na nakabalot sa nakakain na pelikula, at ang kalidad ng mga produktong karne ay makabuluhang napabuti.Pinahaba ang shelf life.

Ang pananaliksik sa edible film ng mga produktong karne ay nagsimula noong huling bahagi ng 1950s, at ang pinakamatagumpay na kaso ng aplikasyon ay collagen edible film, na malawakang ginagamit sa paggawa at pagproseso ng sausage .Emiroglu et al.nagdagdag ng sesame oil sa soybean protein edible film para makagawa ng antibacterial film, at pinag-aralan ang antibacterial effect nito sa frozen beef.Ang mga resulta ay nagpakita na ang antibacterial film ay maaaring makabuluhang pigilan ang pagpaparami at paglaki ng Staphylococcus aureus.Wook et al.naghanda ng isang proanthocyanidin edible film at ginamit ito upang balutan ang pinalamig na baboy para sa pagiging bago.Pinag-aralan ang kulay, pH, halaga ng TVB-N, thiobarbituric acid at microbial count ng pork chop pagkatapos iimbak sa loob ng 14 na araw.Ang mga resulta ay nagpakita na ang nakakain na pelikula ng proanthocyanidins ay maaaring epektibong mabawasan ang pagbuo ng thiobarbituric acid, maiwasan ang pagkasira ng fatty acid, bawasan ang pagsalakay at pagpaparami ng mga microorganism sa ibabaw ng mga produktong karne, pagbutihin ang kalidad ng mga produktong karne, at pahabain ang panahon ng imbakan at buhay ng istante.Jiang Shaotong et al.nagdagdag ng mga tea polyphenols at allicin sa starch-sodium alginate composite membrane solution, at ginamit ang mga ito upang mapanatili ang pagiging bago ng pinalamig na baboy, na maaaring maimbak sa 0-4 °C nang higit sa 19 na araw .Cartagena et al.iniulat ang antibacterial effect ng collagen edible film na idinagdag sa nisin antimicrobial agent sa pag-iingat ng mga hiwa ng baboy, na nagpapahiwatig na ang collagen edible film ay maaaring mabawasan ang paglipat ng kahalumigmigan ng mga pinalamig na hiwa ng baboy, maantala ang rancidity ng mga produktong karne, at magdagdag ng 2 Ang collagen film na may % nisin ay may pinakamahusay na epekto sa pangangalaga.Wang Rui et al.pinag-aralan ang mga pagbabago ng sodium alginate, chitosan at carboxymethyl fiber sa pamamagitan ng comparative analysis ng pH, volatile base nitrogen, pamumula at kabuuang bilang ng mga kolonya ng karne ng baka sa loob ng 16 na araw ng imbakan.Ang tatlong uri ng edible films ng sodium vitamin ay ginamit upang mapanatili ang pagiging bago ng pinalamig na karne ng baka.Ang mga resulta ay nagpakita na ang nakakain na pelikula ng sodium alginate ay may perpektong epekto sa pagpapanatili ng pagiging bago.Caprioli et al.binalot ang nilutong dibdib ng pabo na may sodium caseinate edible film at pagkatapos ay pinalamig ito sa 4 °C.Ipinakita ng mga pag-aaral na ang sodium caseinate edible film ay maaaring makapagpabagal sa karne ng pabo sa panahon ng pagpapalamig.ng rancidity .

1.1.3.5 Aplikasyon sa pangangalaga ng mga produktong pantubig

Ang pagbaba ng kalidad ng mga produktong pantubig ay higit sa lahat ay ipinakita sa pagbawas ng libreng kahalumigmigan, pagkasira ng lasa at pagkasira ng texture ng produktong nabubuhay sa tubig.Ang agnas ng mga produktong nabubuhay sa tubig, oksihenasyon, denaturation at tuyong pagkonsumo na dulot ng microbial invasion ay lahat ng mahahalagang salik na nakakaapekto sa buhay ng istante ng mga produktong pantubig .Ang frozen na pag-iimbak ay isang pangkaraniwang paraan para sa pag-iingat ng mga produktong nabubuhay sa tubig, ngunit magkakaroon din ng isang tiyak na antas ng pagkasira ng kalidad sa proseso, na partikular na seryoso para sa freshwater fish.

Ang edible film preservation ng aquatic products ay nagsimula noong huling bahagi ng 1970s at ngayon ay malawakang ginagamit.Mabisang mapangalagaan ng edible film ang mga frozen aquatic na produkto, bawasan ang pagkawala ng tubig, at maaari ding pagsamahin sa mga antioxidant upang maiwasan ang fat oxidation, sa gayon ay makakamit ang layunin ng pagpapahaba ng shelf life at shelf life .Meenatchisundaram et al.naghanda ng starch-based composite edible film gamit ang starch bilang matrix at nagdagdag ng mga pampalasa tulad ng clove at cinnamon, at ginamit ito para sa preserbasyon ng puting hipon.Ang mga resulta ay nagpakita na ang nakakain na starch film ay maaaring epektibong pigilan ang paglaki ng mga microorganism, pabagalin ang fat oxidation, pahabain ang shelf life ng refrigerated white shrimp sa 10 °C at 4 °C ay hanggang 14 at 12 araw, ayon sa pagkakabanggit.Pinag-aralan ni Cheng Yuanyuan at ng iba pa ang preservative ng pullulan solution at isinagawa ang freshwater fish.Ang pag-iingat ay maaaring epektibong pigilan ang paglaki ng mga mikroorganismo, pabagalin ang oksihenasyon ng protina at taba ng isda, at may mahusay na epekto sa pangangalaga .Yunus et al.pinahiran ng rainbow trout na may gelatin na nakakain na pelikula kung saan idinagdag ang mahahalagang langis ng dahon ng bay, at pinag-aralan ang epekto ng pag-iingat sa palamigan sa 4 °C.Ang mga resulta ay nagpakita na ang gelatin edible film ay epektibo sa pagpapanatili ng kalidad ng rainbow trout hanggang 22 araw.sa mahabang panahon .Wang Siwei et al.ginamit ang sodium alginate, chitosan at CMC bilang pangunahing materyales, nagdagdag ng stearic acid upang maghanda ng edible film liquid, at ginamit ito upang balutan ang Penaeus vannamei para sa pagiging bago.Ang pag-aaral ay nagpakita na ang composite film ng CMC at chitosan Ang likido ay may magandang epekto sa pangangalaga at maaaring pahabain ang shelf life ng mga 2 araw.Ginamit ni Yang Shengping at iba pa ang chitosan-tea polyphenol edible film para sa pagpapalamig at pag-iingat ng sariwang hairtail, na maaaring epektibong pigilan ang pagpaparami ng bakterya sa ibabaw ng hairtail, antalahin ang pagbuo ng volatile hydrochloric acid, at pahabain ang shelf life ng hairtail hanggang mga 12 araw.

1.1.3.6 Paglalapat sa pritong pagkain

Ang malalim na pritong pagkain ay isang malawak na sikat na pagkain na handa nang kainin na may malaking output.Ito ay binalot ng polysaccharide at protina na nakakain na pelikula, na maaaring maiwasan ang pagbabago ng kulay ng pagkain sa panahon ng proseso ng pagprito at bawasan ang pagkonsumo ng langis.pagpasok ng oxygen at moisture [80].Ang paglalagay ng pritong pagkain na may gellan gum ay maaaring mabawasan ang pagkonsumo ng langis ng 35%-63%, tulad ng kapag nagprito ng sashimi, maaari nitong bawasan ang pagkonsumo ng langis ng 63%;kapag nagprito ng potato chips, maaari nitong bawasan ang pagkonsumo ng langis ng 35%-63%.Nabawasan ang pagkonsumo ng gasolina ng 60%, atbp. [81].

Singthong et al.gumawa ng mga nakakain na pelikula ng polysaccharides tulad ng sodium alginate, carboxymethyl cellulose at pectin, na ginamit para sa patong ng piniritong piraso ng saging, at pinag-aralan ang rate ng pagsipsip ng langis pagkatapos ng pagprito.Ang mga resulta ay nagpakita na ang pectin at carboxyl Ang piniritong banana strips na pinahiran ng methylcellulose ay nagpakita ng mas mahusay na kalidad ng pandama, kung saan ang pectin edible film ay may pinakamahusay na epekto sa pagbawas ng pagsipsip ng langis [82].Holownia et al.pinahiran ng HPMC at MC films sa ibabaw ng fried chicken fillet para pag-aralan ang mga pagbabago sa pagkonsumo ng langis, libreng fatty acid na nilalaman at halaga ng kulay sa pritong mantika.Maaaring bawasan ng pre-coating ang pagsipsip ng langis at pagbutihin ang buhay ng langis [83].Sheng Meixiang et al.gumawa ng edible films ng CMC, chitosan at soybean protein isolate, coated potato chips, at pinirito ang mga ito sa mataas na temperatura upang pag-aralan ang oil absorption, water content, kulay, acrylamide content at sensory quality ng potato chips., ang mga resulta ay nagpakita na ang soybean protein isolate edible film ay may makabuluhang epekto sa pagbabawas ng pagkonsumo ng langis ng fried potato chips, at ang chitosan edible film ay may mas mahusay na epekto sa pagbabawas ng nilalaman ng acrylamide [84].Salvador et al.pinahiran ng wheat starch ang ibabaw ng fried squid rings, modified corn starch, dextrin at gluten, na maaaring mapabuti ang crispness ng squid rings at mabawasan ang oil absorption rate [85].

1.1.3.7 Paglalapat sa mga inihurnong produkto

Maaaring gamitin ang nakakain na pelikula bilang isang makinis na patong upang mapabuti ang hitsura ng mga inihurnong produkto;ay maaaring gamitin bilang isang hadlang sa kahalumigmigan, oxygen, grasa, atbp. upang mapabuti ang buhay ng istante ng mga inihurnong produkto, halimbawa, ang chitosan edible film ay ginagamit sa ibabaw ng patong na tinapay Maaari rin itong gamitin bilang pandikit para sa malulutong na meryenda at meryenda, halimbawa, ang mga inihaw na mani ay kadalasang nababalutan ng mga pandikit upang pahiran ng asin at mga pampalasa [87].

Christos et al.gumawa ng mga nakakain na pelikula ng sodium alginate at whey protein at pinahiran ang mga ito sa ibabaw ng Lactobacillus rhamnosus probiotic na tinapay.Ang pag-aaral ay nagpakita na ang survival rate ng probiotics ay makabuluhang napabuti, ngunit ang dalawang uri ng tinapay ay nagpakita na ang mga mekanismo ng Digestive ay halos magkapareho, kaya ang patong ng nakakain na pelikula ay hindi binabago ang texture, lasa at thermophysical properties ng tinapay [88].Panuwat et al.nagdagdag ng Indian gooseberry extract sa methyl cellulose matrix para maghanda ng edible composite film, at ginamit ito para mapanatili ang pagiging bago ng mga inihaw na kasoy.Ang mga resulta ay nagpakita na ang pinagsama-samang nakakain na pelikula ay maaaring epektibong pigilan ang mga inihaw na kasoy sa panahon ng pag-iimbak.Ang kalidad ay lumala at ang buhay ng istante ng mga inihaw na kasoy ay pinahaba ng hanggang 90 araw [89].Schou et al.gumawa ng transparent at flexible edible film na may sodium caseinate at glycerin, at pinag-aralan ang mga mekanikal na katangian nito, water permeability at ang epekto nito sa packaging sa mga hiwa ng inihurnong tinapay.Ang mga resulta ay nagpakita na ang nakakain na pelikula ng sodium caseinate ay nakabalot ng inihurnong tinapay.Pagkatapos ng breading, ang katigasan nito ay maaaring mabawasan sa loob ng 6 na oras ng pag-iimbak sa temperatura ng silid [90].Du et al.gumamit ng edible film na nakabatay sa apple at nakakain na film na nakabatay sa kamatis na idinagdag sa mahahalagang langis ng halaman upang balutin ang inihaw na manok, na hindi lamang pumipigil sa paglaki ng mga mikroorganismo bago inihaw ang manok, ngunit pinahusay din ang lasa ng manok pagkatapos ng litson [91].Javanmard et al.naghanda ng edible film ng wheat starch at ginamit ito para balutin ang mga inihurnong butil ng pistachio.Ang mga resulta ay nagpakita na ang nakakain na starch film ay maaaring maiwasan ang oxidative rancidity ng mga mani, mapabuti ang kalidad ng mga mani, at pahabain ang kanilang buhay sa istante [92].Majid et al.gumamit ng whey protein edible film upang balutin ang mga inihaw na mani, na maaaring magpapataas ng oxygen barrier, mabawasan ang rancidity ng peanut, mapabuti ang roasted peanut brittleness, at pahabain ang panahon ng pag-iimbak nito [93].

1.1.3.8 Aplikasyon sa mga produktong confectionery

Ang industriya ng kendi ay may mataas na pangangailangan para sa pagsasabog ng mga pabagu-bagong bahagi, kaya para sa tsokolate at mga kendi na may makintab na ibabaw, kinakailangang gumamit ng mga nakakain na pelikula na nalulusaw sa tubig upang palitan ang likidong patong na naglalaman ng mga pabagu-bagong bahagi.Ang nakakain na packaging film ay maaaring bumuo ng isang makinis na proteksiyon na pelikula sa ibabaw ng kendi upang mabawasan ang paglipat ng oxygen at kahalumigmigan [19].Ang paglalagay ng whey protein edible films sa confectionery ay maaaring makabuluhang bawasan ang diffusion ng mga pabagu-bagong bahagi nito.Kapag ang tsokolate ay ginagamit upang i-encapsulate ang mga mamantika na pagkain tulad ng cookies at peanut butter, ang langis ay lilipat sa panlabas na layer ng tsokolate, na gagawing malagkit ang tsokolate at magdudulot ng "reverse frost" phenomenon, ngunit ang panloob na materyal ay matutuyo, na magreresulta sa isang pagbabago sa lasa nito.Ang pagdaragdag ng isang layer ng edible film packaging material na may grease barrier function ay maaaring malutas ang problemang ito [94].

Nelson et al.gumamit ng methylcellulose edible film upang i-coat ang mga candies na naglalaman ng maraming lipid at nagpakita ng napakababang lipid permeability, at sa gayon ay pinipigilan ang frosting phenomenon sa tsokolate [95].Inilapat ni Meyers ang isang hydrogel-wax bilayer edible film sa chewing gum, na maaaring mapabuti ang pagdirikit nito, bawasan ang pagkasumpungin ng tubig, at pahabain ang buhay ng istante nito [21].Tubig na inihanda ni Fadini et al.Ang decollagen-cocoa butter edible composite film ay pinag-aralan para sa mga mekanikal na katangian nito at pagkamatagusin ng tubig, at ginamit ito bilang isang patong para sa mga produktong tsokolate na may magagandang resulta [96].

1.1.4 Mga Nakakain na Pelikulang Batay sa Cellulose

Ang cellulose-based edible film ay isang uri ng edible film na ginawa mula sa pinakamaraming cellulose at ang mga derivatives nito sa kalikasan bilang pangunahing hilaw na materyales.Ang cellulose-based edible film ay walang amoy at walang lasa, at may magandang mekanikal na lakas, oil barrier properties, transparency, flexibility at magandang gas barrier properties.Gayunpaman, dahil sa hydrophilic na katangian ng cellulose, ang paglaban ng cellulose-based edible film ay ang pagganap ng tubig sa pangkalahatan ay medyo mahina [82, 97-99].

Ang cellulose-based edible film na gawa sa mga basurang materyales sa produksyon ng industriya ng pagkain ay maaaring makakuha ng edible packaging film na may mahusay na pagganap, at maaaring muling gumamit ng mga basurang materyales upang mapataas ang dagdag na halaga ng mga produkto.Ferreira et al.pinaghalo ang natitirang pulbos ng prutas at gulay na may pulbos ng balat ng patatas upang maghanda ng nakakain na composite film na nakabatay sa selulusa, at inilapat ito sa patong ng hawthorn upang mapanatili ang pagiging bago, at nakamit ang magagandang resulta [62].Tan Huizi et al.ginamit ang dietary fiber na kinuha mula sa bean dregs bilang batayang materyal at nagdagdag ng isang tiyak na halaga ng pampalapot upang maghanda ng edible film ng soybean fiber, na may magagandang mekanikal na katangian at mga katangian ng hadlang [100], na pangunahing ginagamit para sa packaging ng Fast food noodle seasoning , ito ay maginhawa at masustansya upang matunaw ang materyal na pakete nang direkta sa mainit na tubig.

Ang water-soluble cellulose derivatives, tulad ng methyl cellulose (MC), carboxymethyl cellulose (CMC) at hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), ay maaaring bumuo ng tuluy-tuloy na matrix at karaniwang ginagamit sa edible films development at research.Xiao Naiyu et al.ginamit ang MC bilang pangunahing substrate na bumubuo ng pelikula, nagdagdag ng polyethylene glycol at calcium chloride at iba pang mga pantulong na materyales, naghanda ng MC edible film sa pamamagitan ng paraan ng paghahagis, at inilapat ito sa pangangalaga ng olecranon, na maaaring pahabain ang bibig ng olecranon.Ang buhay ng istante ng peach ay 4.5 araw [101].Esmaeili et al.naghanda ng MC edible film sa pamamagitan ng paghahagis at inilapat ito sa patong ng mga microcapsule ng mahahalagang langis ng halaman.Ang mga resulta ay nagpakita na ang MC film ay may magandang oil-blocking effect at maaaring ilapat sa food packaging upang maiwasan ang pagkasira ng fatty acid [102].Tian et al.binagong MC edible films na may stearic acid at unsaturated fatty acids, na maaaring mapabuti ang water-blocking properties ng MC edible films [103].Lai Fengying et al.pinag-aralan ang epekto ng uri ng solvent sa proseso ng pagbuo ng pelikula ng MC edible film at ang mga katangian ng barrier at mekanikal na katangian ng edible film [104].

Ang mga lamad ng CMC ay may magandang katangian ng hadlang sa O2, CO2 at mga langis, at malawakang ginagamit sa larangan ng pagkain at gamot [99].Bifani et al.naghanda ng mga lamad ng CMC at pinag-aralan ang epekto ng mga extract ng dahon sa mga katangian ng water barrier at mga katangian ng gas barrier ng mga lamad.Ang mga resulta ay nagpakita na ang pagdaragdag ng mga extract ng dahon ay maaaring makabuluhang mapabuti ang kahalumigmigan at oxygen barrier properties ng mga lamad, ngunit hindi para sa CO2.Ang mga katangian ng hadlang ay nauugnay sa konsentrasyon ng katas [105].de Moura et al.naghanda ng chitosan nanoparticle na pinalakas ang mga pelikulang CMC, at pinag-aralan ang thermal stability, mekanikal na katangian at tubig solubility ng composite films.Ang mga resulta ay nagpapakita na ang chitosan nanoparticle ay maaaring epektibong mapabuti ang mga mekanikal na katangian at thermal stability ng CMC films.Kasarian [98].Ghanbarzadeh et al.naghanda ng mga nakakain na pelikula ng CMC at pinag-aralan ang mga epekto ng glycerol at oleic acid sa mga katangian ng physicochemical ng mga pelikulang CMC.Ang mga resulta ay nagpakita na ang mga katangian ng hadlang ng mga pelikula ay makabuluhang napabuti, ngunit ang mga mekanikal na katangian at transparency ay nabawasan [99].Cheng et al.naghanda ng carboxymethyl cellulose-konjac glucomannan edible composite film, at pinag-aralan ang epekto ng palm oil sa physicochemical properties ng composite film.Ang mga resulta ay nagpakita na ang mas maliit na lipid microspheres ay maaaring makabuluhang taasan ang composite film.Ang hydrophobicity sa ibabaw at ang curvature ng water molecule permeation channel ay maaaring mapabuti ang moisture barrier performance ng lamad [106].

Ang HPMC ay may mahusay na mga katangian ng pagbuo ng pelikula, at ang pelikula nito ay nababaluktot, transparent, walang kulay at walang amoy, at may mahusay na mga katangian ng oil-barrier, ngunit ang mga mekanikal na katangian nito at mga katangian ng pagharang ng tubig ay kailangang pagbutihin.Ang pag-aaral ni Zuniga et al.ay nagpakita na ang paunang microstructure at katatagan ng HPMC film-forming solution ay maaaring makabuluhang makaapekto sa ibabaw at panloob na istraktura ng pelikula, at ang paraan ng pagpasok ng mga droplet ng langis sa panahon ng pagbuo ng istraktura ng pelikula ay maaaring makabuluhang makaapekto sa light transmittance at surface activity ng pelikula.Ang pagdaragdag ng ahente ay maaaring mapabuti ang katatagan ng solusyon na bumubuo ng pelikula, na nakakaapekto sa istraktura ng ibabaw at optical na katangian ng pelikula, ngunit ang mga mekanikal na katangian at air permeability ay hindi nabawasan [107].Klangmuang et al.gumamit ng organikong binagong clay at beeswax upang pagandahin at baguhin ang HPMC edible film upang mapabuti ang mga mekanikal na katangian at barrier properties ng HPMC film.Ang pag-aaral ay nagpakita na pagkatapos ng beeswax at clay modification, ang mga mekanikal na katangian ng HPMC edible film ay maihahambing sa mga edible film.Ang pagganap ng mga bahagi ng kahalumigmigan ay napabuti [108].Dogan et al.naghanda ng HPMC edible film, at gumamit ng microcrystalline cellulose upang pahusayin at baguhin ang HPMC film, at pinag-aralan ang water permeability at mekanikal na katangian ng pelikula.Ang mga resulta ay nagpakita na ang mga katangian ng moisture barrier ng binagong pelikula ay hindi nagbago nang malaki., ngunit ang mga mekanikal na katangian nito ay makabuluhang napabuti [109].Choi et al.nagdagdag ng oregano leaf at bergamot essential oil sa HPMC matrix para maghanda ng edible composite film, at inilapat ito sa coating preservation ng mga sariwang plum.Ipinakita ng pag-aaral na ang nakakain na composite film ay maaaring epektibong pigilan ang paghinga ng mga plum, binabawasan ang produksyon ng ethylene, binabawasan ang rate ng pagbaba ng timbang, at pagpapabuti ng kalidad ng mga plum [110].Esteghlal et al.pinaghalo ang HPMC na may gelatin upang maghanda ng mga nakakain na composite na pelikula at nag-aral ng mga nakakain na composite na pelikula.Ang mga katangian ng physicochemical, mekanikal na katangian at pagiging tugma ng HPMC gelatin ay nagpakita na ang mga makunat na katangian ng HPMC gelatin composite films ay hindi nagbago nang malaki, na maaaring magamit sa paghahanda ng mga panggamot na kapsula [111].Villacres et al.pinag-aralan ang mekanikal na katangian, gas barrier properties at antibacterial properties ng HPMC-cassava starch edible composite films.Ang mga resulta ay nagpakita na ang mga pinagsama-samang pelikula ay may magandang katangian ng oxygen barrier at antibacterial effect [112].Byun et al.naghanda ng shellac-HPMC composite membrane, at pinag-aralan ang mga epekto ng mga uri ng emulsifier at konsentrasyon ng shellac sa mga composite membrane.Binawasan ng emulsifier ang mga katangian ng pagharang ng tubig ng composite membrane, ngunit ang mga mekanikal na katangian nito ay hindi bumaba nang malaki;ang pagdaragdag ng shellac ay lubos na nagpabuti sa thermal stability ng HPMC membrane, at ang epekto nito ay tumaas sa pagtaas ng konsentrasyon ng shellac [113].

1.1.5 Mga Nakakain na Pelikulang Batay sa Starch

Ang starch ay isang natural na polimer para sa paghahanda ng mga nakakain na pelikula.Ito ay may mga pakinabang ng malawak na mapagkukunan, mababang presyo, biocompatibility at nutritional value, at malawakang ginagamit sa mga industriya ng pagkain at parmasyutiko [114-117].Kamakailan, ang mga pananaliksik sa purong starch na nakakain na mga pelikula at nakabatay sa starch na nakakain na mga composite na pelikula para sa pag-iimbak at pag-iingat ng pagkain ay sunod-sunod na lumitaw [118].Ang mataas na amylose starch at ang hydroxypropylated modified starch nito ay ang mga pangunahing materyales para sa paghahanda ng mga nakakain na pelikula na nakabatay sa starch [119].Ang retrogradation ng starch ay ang pangunahing dahilan ng kakayahang bumuo ng isang pelikula.Kung mas mataas ang nilalaman ng amylose, mas mahigpit ang intermolecular bonding, mas madali itong makagawa ng retrogradation, at mas mahusay ang pag-aari na bumubuo ng pelikula, at ang huling lakas ng makunat ng pelikula.mas malaki.Ang Amylose ay maaaring gumawa ng mga pelikulang nalulusaw sa tubig na may mababang oxygen permeability, at ang mga katangian ng hadlang ng mga high-amylose na pelikula ay hindi bababa sa ilalim ng mataas na temperatura na kapaligiran, na maaaring epektibong maprotektahan ang nakabalot na pagkain [120].

Ang starch edible film, walang kulay at walang amoy, ay may magandang transparency, water solubility at gas barrier properties, ngunit nagpapakita ito ng medyo malakas na hydrophilicity at mahinang moisture barrier properties, kaya ito ay pangunahing ginagamit sa food oxygen at oil barrier packaging [121-123].Bilang karagdagan, ang mga lamad na nakabatay sa starch ay madaling kapitan ng pagtanda at retrogradation, at ang kanilang mga mekanikal na katangian ay medyo mahirap [124].Upang malampasan ang mga pagkukulang sa itaas, ang starch ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pisikal, kemikal, enzymatic, genetic at additive na mga pamamaraan upang mapabuti ang mga katangian ng mga nakakain na pelikula na nakabatay sa starch [114].

Zhang Zhengmao et al.gumamit ng ultra-fine starch edible film upang balutin ang mga strawberry at nalaman na maaari nitong epektibong mabawasan ang pagkawala ng tubig, maantala ang pagbabawas ng natutunaw na nilalaman ng asukal, at epektibong pahabain ang panahon ng pag-iimbak ng mga strawberry [125].Garcia et al.binagong almirol na may iba't ibang mga ratio ng chain upang makakuha ng binagong starch film-forming liquid, na ginamit para sa preserving ng sariwang strawberry coating film.Ang rate at rate ng pagkabulok ay mas mahusay kaysa sa mga uncoated na grupo [126].Ghanbarzadeh et al.binagong starch sa pamamagitan ng citric acid cross-linking at nakuha ang chemically cross-linked modified starch film.Ipinakita ng mga pag-aaral na pagkatapos ng pagbabago ng cross-linking, ang mga katangian ng moisture barrier at mekanikal na katangian ng mga starch film ay napabuti [127].Gao Qunyu et al.natupad enzymatic hydrolysis paggamot ng almirol at nakuha almirol nakakain film, at ang mga mekanikal na katangian nito tulad ng makunat lakas, pagpahaba at natitiklop na pagtutol ay nadagdagan, at ang pagganap ng moisture barrier ay tumaas sa pagtaas ng oras ng pagkilos ng enzyme.makabuluhang napabuti [128].Parra et al.nagdagdag ng cross-linking agent sa tapioca starch para maghanda ng edible film na may magandang mekanikal na katangian at mababang water vapor transmission rate [129].Fonseca et al.gumamit ng sodium hypochlorite upang i-oxidize ang potato starch at naghanda ng edible film ng oxidized starch.Ipinakita ng pag-aaral na ang rate ng paghahatid ng singaw ng tubig nito at ang solubility ng tubig ay makabuluhang nabawasan, na maaaring mailapat sa packaging ng pagkain na may mataas na aktibidad ng tubig [130].

Ang pagsasama-sama ng almirol sa iba pang mga nakakain na polimer at mga plasticizer ay isang mahalagang paraan upang mapabuti ang mga katangian ng mga nakakain na pelikula na nakabatay sa starch.Sa kasalukuyan, ang mga karaniwang ginagamit na kumplikadong polimer ay halos hydrophilic colloid, tulad ng pectin, cellulose, seaweed polysaccharide, chitosan, carrageenan at xanthan gum [131].

Maria Rodriguez et al.ginamit ang potato starch at mga plasticizer o surfactant bilang pangunahing materyales upang maghanda ng mga nakakain na pelikula na nakabatay sa starch, na nagpapakita na ang mga plasticizer ay maaaring magpapataas ng flexibility ng pelikula at ang mga surfactant ay maaaring mabawasan ang film stretchability [132].Santana et al.gumamit ng mga nanofiber upang pahusayin at baguhin ang cassava starch edible films, at kumuha ng starch-based edible composite film na may pinahusay na mekanikal na katangian, barrier properties, at thermal stability [133].Azevedo et al.compounded whey protein na may thermoplastic starch upang maghanda ng pare-parehong materyal ng pelikula, na nagpapahiwatig na ang whey protein at thermoplastic starch ay may malakas na interfacial adhesion, at ang whey protein ay maaaring makabuluhang mapabuti ang availability ng starch.Water-blocking at mekanikal na katangian ng mga nakakain na pelikula [134].Edhirej et al.naghanda ng butoca starch-based edible film, at pinag-aralan ang epekto ng plasticizer sa physical at chemical structure, mechanical properties at thermal properties ng pelikula.Ang mga resulta ay nagpapakita na ang uri at konsentrasyon ng plasticizer ay maaaring makaapekto nang malaki sa tapioca starch film.Kung ikukumpara sa iba pang mga plasticizer tulad ng urea at triethylene glycol, ang pectin ay may pinakamahusay na epekto sa plasticizing, at ang pectin-plasticized starch film ay may mahusay na mga katangian ng pagharang ng tubig [135].Saberi et al.ginamit ang pea starch, guar gum at glycerin para sa paghahanda ng mga nakakain na composite film.Ang mga resulta ay nagpakita na ang pea starch ay may malaking papel sa kapal ng pelikula, density, pagkakaisa, pagkamatagusin ng tubig at lakas ng makunat.Guar gum Maaari itong makaapekto sa tensile strength at elastic modulus ng lamad, at ang glycerol ay maaaring mapabuti ang flexibility ng lamad [136].Ji et al.pinagsama-samang chitosan at corn starch, at nagdagdag ng calcium carbonate nanoparticle upang maghanda ng starch-based na antibacterial film.Ipinakita ng pag-aaral na ang mga intermolecular hydrogen bond ay nabuo sa pagitan ng starch at chitosan, at ang mga mekanikal na katangian ng pelikula ay at ang mga antibacterial na katangian ay pinahusay [137].Meira et al.pinahusay at binagong corn starch edible antibacterial film na may kaolin nanoparticle, at ang mekanikal at thermal properties ng composite film ay napabuti, at ang antibacterial effect ay hindi naapektuhan [138].Ortega-Toro et al.idinagdag ang HPMC sa almirol at idinagdag ang citric acid upang maghanda ng edible film.Ipinakita ng pag-aaral na ang pagdaragdag ng HPMC at citric acid ay maaaring epektibong pigilan ang pagtanda ng starch at bawasan ang water permeability ng edible film, ngunit bumababa ang mga katangian ng oxygen barrier [139].

1.2 Mga polymer hydrogel

Ang mga hydrogel ay isang klase ng hydrophilic polymers na may tatlong-dimensional na istraktura ng network na hindi matutunaw sa tubig ngunit maaaring bumubukol ng tubig.Sa macroscopically, ang isang hydrogel ay may isang tiyak na hugis, hindi maaaring dumaloy, at ito ay isang solidong sangkap.Sa mikroskopiko, ang mga molekulang nalulusaw sa tubig ay maaaring ipamahagi sa iba't ibang mga hugis at sukat sa hydrogel at nagkakalat sa iba't ibang mga rate ng pagsasabog, kaya ang hydrogel ay nagpapakita ng mga katangian ng isang solusyon.Ang panloob na istraktura ng mga hydrogel ay may limitadong lakas at madaling masira.Ito ay nasa isang estado sa pagitan ng isang solid at isang likido.Ito ay may katulad na pagkalastiko sa isang solid, at malinaw na naiiba sa isang tunay na solid.

1.2.1 Pangkalahatang-ideya ng polymer hydrogels

1.2.1.1 Pag-uuri ng mga polymer hydrogel

Ang polymer hydrogel ay isang three-dimensional na istraktura ng network na nabuo sa pamamagitan ng pisikal o kemikal na cross-linking sa pagitan ng mga polymer molecule [143-146].Ito ay sumisipsip ng malaking halaga ng tubig sa tubig upang bumukol ang sarili nito, at kasabay nito, maaari nitong mapanatili ang tatlong-dimensional na istraktura nito at hindi matutunaw sa tubig.tubig.

Mayroong maraming mga paraan upang pag-uri-uriin ang mga hydrogel.Batay sa pagkakaiba sa mga katangian ng cross-linking, maaari silang nahahati sa mga pisikal na gel at kemikal na gel.Ang mga pisikal na gel ay nabuo sa pamamagitan ng medyo mahina na hydrogen bond, ionic bond, hydrophobic na interaksyon, van der Waals forces at physical entanglement sa pagitan ng polymer molecular chain at iba pang pisikal na pwersa, at maaaring ma-convert sa mga solusyon sa iba't ibang panlabas na kapaligiran.Ito ay tinatawag na reversible gel;chemical gel ay karaniwang isang permanenteng three-dimensional na istraktura ng network na nabuo sa pamamagitan ng cross-linking ng mga kemikal na bono tulad ng mga covalent bond sa pagkakaroon ng init, liwanag, initiator, atbp. Pagkatapos mabuo ang gel, ito ay hindi maibabalik at permanente, na kilala rin bilang Para sa tunay na condensate [147-149].Ang mga pisikal na gel sa pangkalahatan ay hindi nangangailangan ng kemikal na pagbabago at may mababang toxicity, ngunit ang kanilang mga mekanikal na katangian ay medyo mahirap at mahirap na makatiis ng malaking panlabas na stress;Ang mga kemikal na gel sa pangkalahatan ay may mas mahusay na katatagan at mekanikal na mga katangian.

Batay sa iba't ibang mga mapagkukunan, ang mga hydrogel ay maaaring nahahati sa mga sintetikong polymer hydrogel at natural na polymer hydrogel.Ang mga sintetikong polymer hydrogel ay mga hydrogel na nabuo sa pamamagitan ng kemikal na polimerisasyon ng mga sintetikong polimer, pangunahin na kabilang ang polyacrylic acid, polyvinyl acetate, polyacrylamide, polyethylene oxide, atbp.;Ang mga natural na polymer hydrogel ay Ang mga polymer hydrogel ay nabuo sa pamamagitan ng cross-linking ng mga natural na polimer tulad ng polysaccharides at mga protina sa kalikasan, kabilang ang cellulose, alginate, starch, agarose, hyaluronic acid, gelatin, at collagen [6, 7, 150], 151].Ang mga natural na polymer hydrogel ay karaniwang may mga katangian ng malawak na mapagkukunan, mababang presyo at mababang toxicity, at ang mga sintetikong polymer hydrogel ay karaniwang madaling iproseso at may malalaking ani.

Batay sa iba't ibang mga tugon sa panlabas na kapaligiran, ang mga hydrogel ay maaari ding hatiin sa mga tradisyonal na hydrogel at matalinong hydrogel.Ang mga tradisyunal na hydrogel ay medyo hindi sensitibo sa mga pagbabago sa panlabas na kapaligiran;Ang mga matalinong hydrogel ay maaaring makadama ng maliliit na pagbabago sa panlabas na kapaligiran at makagawa ng kaukulang mga pagbabago sa pisikal na istraktura at mga katangian ng kemikal [152-156].Para sa mga hydrogel na sensitibo sa temperatura, nagbabago ang volume sa temperatura ng kapaligiran.Karaniwan, ang mga polymer hydrogel ay naglalaman ng mga hydrophilic na grupo tulad ng hydroxyl, ether at amide o hydrophobic group tulad ng methyl, ethyl at propyl.Ang temperatura ng panlabas na kapaligiran ay maaaring makaapekto sa hydrophilic o hydrophobic na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ng gel, hydrogen bonding at ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ng tubig at mga polymer chain, sa gayon ay nakakaapekto sa balanse ng sistema ng gel.Para sa pH-sensitive na mga hydrogel, kadalasang naglalaman ang system ng mga acid-base modifying group gaya ng mga carboxyl group, sulfonic acid group o amino group.Sa isang nagbabagong pH na kapaligiran, ang mga pangkat na ito ay maaaring sumipsip o maglabas ng mga proton, binabago ang hydrogen bonding sa gel at ang pagkakaiba sa pagitan ng panloob at panlabas na konsentrasyon ng ion, na nagreresulta sa pagbabago ng dami ng gel.Para sa electric field, magnetic field at light-sensitive hydrogels, naglalaman ang mga ito ng mga functional na grupo gaya ng polyelectrolytes, metal oxides, at photosensitive group, ayon sa pagkakabanggit.Sa ilalim ng iba't ibang panlabas na stimuli, ang temperatura ng system o antas ng ionization ay binago, at pagkatapos ay ang dami ng gel ay binago ng prinsipyo na katulad ng temperatura o pH-sensitive na hydrogel.

Batay sa iba't ibang mga pag-uugali ng gel, ang mga hydrogel ay maaaring nahahati sa mga cold-induced gel at thermal-induced gels [157].Ang malamig na gel, na tinutukoy bilang malamig na gel para sa maikli, ay isang macromolecule na umiiral sa anyo ng mga random na coils sa mataas na temperatura.Sa panahon ng proseso ng paglamig, dahil sa pagkilos ng mga intermolecular hydrogen bond, ang mga helical fragment ay unti-unting nabuo, sa gayon ay nakumpleto ang proseso mula sa solusyon.Ang paglipat sa gel [158];Ang thermo-induced gel, na tinutukoy bilang thermal gel, ay isang macromolecule sa estado ng solusyon sa mababang temperatura.Sa panahon ng proseso ng pag-init, ang isang three-dimensional na istraktura ng network ay nabuo sa pamamagitan ng hydrophobic interaction, atbp., kaya nakumpleto ang paglipat ng gelation [159], 160].

Ang mga hydrogel ay maaari ding hatiin sa homopolymeric hydrogels, copolymerized hydrogels at interpenetrating network hydrogels batay sa iba't ibang katangian ng network, microscopic hydrogels at macroscopic hydrogels batay sa iba't ibang laki ng gel, at biodegradable properties.Iba't ibang nahahati sa mga nabubulok na hydrogel at hindi nabubulok na mga hydrogel.

1.2.1.2 Paglalapat ng mga natural na polymer hydrogel

Ang mga likas na polymer hydrogels ay may mga katangian ng mahusay na biocompatibility, mataas na kakayahang umangkop, masaganang mapagkukunan, pagiging sensitibo sa kapaligiran, mataas na pagpapanatili ng tubig at mababang toxicity, at malawakang ginagamit sa biomedicine, pagproseso ng pagkain, proteksyon sa kapaligiran, agrikultura at produksyon ng kagubatan at ito ay malawak na ginagamit sa industriya at iba pang larangan [142, 161-165].

Paglalapat ng mga natural na polymer hydrogel sa mga biomedical na kaugnay na larangan.Ang mga natural na polymer hydrogel ay may mahusay na biocompatibility, biodegradability, at walang nakakalason na epekto, kaya maaari silang magamit bilang mga dressing ng sugat at direktang makipag-ugnay sa mga tisyu ng tao, na maaaring epektibong mabawasan ang pagsalakay ng mga microorganism sa vitro, maiwasan ang pagkawala ng mga likido sa katawan, at payagan ang oxygen Upang makaraan.Nagtataguyod ng pagpapagaling ng sugat;ay maaaring gamitin upang maghanda ng mga contact lens, na may mga pakinabang ng komportableng pagsusuot, magandang oxygen permeability, at pantulong na paggamot ng mga sakit sa mata [166, 167].Ang mga natural na polimer ay katulad ng istraktura ng mga nabubuhay na tisyu at maaaring lumahok sa normal na metabolismo ng katawan ng tao, kaya ang mga hydrogel na ito ay maaaring gamitin bilang mga materyales sa tissue engineering scaffold, tissue engineering cartilage repair, atbp. Ang tissue engineering scaffolds ay maaaring uriin sa pre- hugis at injection-moulded scaffolds.Ang mga pre-molded stent ay gumagamit ng tubig ang espesyal na three-dimensional na istraktura ng network ng gel na nagbibigay-daan dito na gumanap ng isang tiyak na sumusuportang papel sa mga biological na tisyu habang nagbibigay ng isang tiyak at sapat na espasyo para sa paglaki para sa mga cell, at maaari ring magdulot ng paglaki ng cell, pagkita ng kaibhan, at pagkasira at pagsipsip ng katawan ng tao [168].Ginagamit ng mga injection-molded stent ang phase transition behavior ng hydrogels upang mabilis na makabuo ng mga gel pagkatapos ma-inject sa isang dumadaloy na solusyon na estado, na maaaring mabawasan ang sakit ng mga pasyente [169].Ang ilang mga natural na polymer hydrogel ay sensitibo sa kapaligiran, kaya malawakang ginagamit ang mga ito bilang mga materyales sa pagpapalabas na kinokontrol ng droga, upang ang mga gamot na naka-encapsulate sa mga ito ay maipalabas sa mga kinakailangang bahagi ng katawan ng tao sa isang naka-time at quantitative na paraan, na binabawasan ang nakakalason at side epekto ng mga gamot sa katawan ng tao [170].

Paglalapat ng mga natural na polymer hydrogel sa mga larangang may kaugnayan sa pagkain.Ang mga natural na polymer hydrogels ay isang mahalagang bahagi ng tatlong pagkain ng mga tao sa isang araw, tulad ng ilang mga dessert, candies, meat substitutes, yogurt at ice cream.Madalas itong ginagamit bilang isang additive ng pagkain sa mga kalakal ng pagkain, na maaaring mapabuti ang mga pisikal na katangian nito at bigyan ito ng isang makinis na lasa.Halimbawa, ginagamit ito bilang pampalapot sa mga sopas at sarsa, bilang isang emulsifier sa juice, at bilang isang ahente ng pagsususpinde.Sa mga inuming gatas, bilang isang gelling agent sa puding at aspics, bilang isang clarifying agent at foam stabilizer sa beer, bilang isang syneresis inhibitor sa keso, bilang isang binder sa mga sausage, bilang starch retrogradation Ang mga inhibitor ay ginagamit sa tinapay at mantikilya [171-174]. ].Mula sa Handbook ng Food Additives, makikita na ang isang malaking bilang ng mga natural na polymer hydrogels ay naaprubahan bilang mga additives ng pagkain para sa pagproseso ng pagkain [175].Ang mga natural na polymer hydrogels ay ginagamit bilang mga nutritional fortifier sa pagbuo ng mga produktong pangkalusugan at functional na pagkain, tulad ng mga dietary fibers, na ginagamit sa mga produktong pampababa ng timbang at mga produktong anti-constipation [176, 177];bilang prebiotics, ginagamit ang mga ito sa mga produkto at produkto ng pangangalagang pangkalusugan sa colon para maiwasan ang colon cancer [178];Ang mga natural na polymer hydrogel ay maaaring gawing nakakain o nabubulok na mga coatings o pelikula, na maaaring magamit sa larangan ng mga materyales sa packaging ng pagkain, tulad ng pag-iingat ng prutas at gulay, sa pamamagitan ng paglalagay ng mga ito sa mga prutas at gulay Sa ibabaw, maaari itong pahabain ang buhay ng istante. ng mga prutas at gulay at panatilihing sariwa at malambot ang mga prutas at gulay;maaari rin itong gamitin bilang mga materyales sa pag-iimpake para sa mga pagkaing madaling gamitin tulad ng mga sausage at pampalasa upang mapadali ang paglilinis [179, 180].

Mga aplikasyon ng natural na polymer hydrogels sa iba pang larangan.Sa mga tuntunin ng pang-araw-araw na pangangailangan, maaari itong idagdag sa creamy skin care o cosmetics, na hindi lamang mapipigilan ang produkto mula sa pagkatuyo sa imbakan, kundi pati na rin ang pangmatagalang moisturizing at moisturizing sa balat;maaari itong gamitin para sa pag-istilo, moisturizing at mabagal na paglabas ng mga pabango sa pampaganda;Maaari itong gamitin sa pang-araw-araw na pangangailangan tulad ng mga tuwalya ng papel at mga lampin [181].Sa agrikultura, maaari itong gamitin upang labanan ang tagtuyot at protektahan ang mga punla at bawasan ang lakas ng paggawa;bilang isang ahente ng patong para sa mga buto ng halaman, maaari itong makabuluhang taasan ang rate ng pagtubo ng mga buto;kapag ginamit sa paglilipat ng punla, maaari nitong mapataas ang rate ng kaligtasan ng mga punla;pestisidyo, pagbutihin ang paggamit at bawasan ang polusyon [182, 183].Sa mga tuntunin ng kapaligiran, ginagamit ito bilang isang flocculant at adsorbent para sa paggamot ng dumi sa alkantarilya na kadalasang naglalaman ng mabibigat na metal na mga ion, mga aromatic compound at mga tina upang maprotektahan ang mga mapagkukunan ng tubig at mapabuti ang kapaligiran [184].Sa industriya, ginagamit ito bilang dehydrating agent, drilling lubricant, cable wrapping material, sealing material at cold storage agent, atbp. [185].

1.2.2 Hydroxypropyl methylcellulose thermogel

Ang cellulose ay isang natural na macromolecular compound na pinakaunang pinag-aralan, may pinakamalapit na kaugnayan sa mga tao, at ito ang pinaka-sagana sa kalikasan.Ito ay malawak na naroroon sa mas matataas na halaman, algae at mikroorganismo [186, 187].Ang selulusa ay unti-unting nakakuha ng malawak na atensyon dahil sa malawak na pinagmumulan nito, mababang presyo, nababago, nabubulok, ligtas, hindi nakakalason, at mahusay na biocompatibility [188].

1.2.2.1 Cellulose at mga eter derivatives nito

Ang cellulose ay isang linear long-chain polymer na nabuo sa pamamagitan ng koneksyon ng D-anhydroglucose structural units sa pamamagitan ng β-1,4 glycosidic bond [189-191].Hindi matutunaw.Maliban sa isang dulong grupo sa bawat dulo ng molecular chain, mayroong tatlong polar hydroxyl group sa bawat glucose unit, na maaaring bumuo ng malaking bilang ng intramolecular at intermolecular hydrogen bond sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon;at ang selulusa ay isang polycyclic na istraktura, at ang molecular chain ay semi-rigid.Chain, mataas na crystallinity, at napaka-regular sa istraktura, kaya mayroon itong mga katangian ng mataas na antas ng polymerization, magandang molecular orientation, at chemical stability [83, 187].Dahil ang cellulose chain ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga hydroxyl group, maaari itong mabago ng kemikal sa pamamagitan ng iba't ibang mga pamamaraan tulad ng esterification, oxidation, at etherification upang makakuha ng mga cellulose derivatives na may mahusay na mga katangian ng aplikasyon [192, 193].

Ang cellulose derivatives ay isa sa mga pinakaunang sinaliksik at ginawang produkto sa larangan ng polymer chemistry.Ang mga ito ay polymer fine chemical materials na may malawak na hanay ng mga gamit, na chemically modified mula sa natural polymer cellulose.Kabilang sa mga ito, ang mga cellulose ether ay malawakang ginagamit.Ito ay isa sa pinakamahalagang kemikal na hilaw na materyales sa mga pang-industriyang aplikasyon [194].

Mayroong maraming mga uri ng cellulose ethers, na ang lahat sa pangkalahatan ay may kanilang natatangi at mahusay na mga katangian, at malawakang ginagamit sa maraming larangan tulad ng pagkain at gamot [195].Ang MC ay ang pinakasimpleng uri ng cellulose eter na may methyl group.Sa pagtaas ng antas ng pagpapalit, maaari itong matunaw sa dilute alkaline solution, tubig, alkohol at aromatic hydrocarbon solvent, na nagpapakita ng mga natatanging katangian ng thermal gel.[196].Ang CMC ay isang anionic cellulose eter na nakuha mula sa natural na selulusa sa pamamagitan ng alkalization at acidification.

Ito ang pinakamalawak na ginagamit at ginagamit na cellulose eter, na natutunaw sa tubig [197].Ang HPC, isang hydroxyalkyl cellulose ether na nakuha sa pamamagitan ng alkalizing at etherifying cellulose, ay may magandang thermoplasticity at nagpapakita rin ng thermal gel properties, at ang temperatura ng gel nito ay makabuluhang apektado ng antas ng hydroxypropyl substitution [198].Ang HPMC, isang mahalagang halo-halong eter, ay mayroon ding mga katangian ng thermal gel, at ang mga katangian ng gel nito ay nauugnay sa dalawang substituent at kanilang mga ratio [199].

1.2.2.2 Istraktura ng Hydroxypropyl methylcellulose

Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), ang molecular structure ay ipinapakita sa Figure 1-3, ay isang tipikal na non-ionic water-soluble cellulose mixed eter.Ang reaksyon ng etherification ng methyl chloride at propylene oxide ay isinasagawa upang makakuha ng [200,201], at ang equation ng reaksyong kemikal ay ipinapakita sa Figure 1-4.

Mayroong hydroxy propoxy (-[OCH2CH(CH3)] n OH), methoxy (-OCH3) at unreacted hydroxyl group sa istrukturang yunit ng HPMC nang sabay, at ang pagganap nito ay ang pagmuni-muni ng magkasanib na pagkilos ng iba't ibang grupo.[202].Ang ratio sa pagitan ng dalawang substituent ay tinutukoy ng mass ratio ng dalawang etherifying agent, ang konsentrasyon at masa ng sodium hydroxide, at ang mass ratio ng mga etherifying agent sa bawat unit mass ng cellulose [203].Ang hydroxy propoxy ay isang aktibong grupo, na maaaring higit pang alkylated at hydroxy alkylated;ang grupong ito ay isang hydrophilic group na may mahabang branched chain, na gumaganap ng isang tiyak na papel sa plasticizing sa loob ng chain.Ang methoxy ay isang end-capping group, na humahantong sa hindi aktibo nitong lugar ng reaksyon pagkatapos ng reaksyon;ang pangkat na ito ay isang hydrophobic group at may medyo maikling istraktura [204, 205].Ang mga hindi gumagalaw at bagong ipinakilalang hydroxyl na grupo ay maaaring patuloy na palitan, na nagreresulta sa isang medyo kumplikadong panghuling istruktura ng kemikal, at ang mga katangian ng HPMC ay nag-iiba sa loob ng isang tiyak na saklaw.Para sa HPMC, ang isang maliit na halaga ng pagpapalit ay maaaring gawing kakaiba ang mga katangian ng physicochemical nito [206], halimbawa, ang mga katangian ng physicochemical ng mataas na methoxy at mababang hydroxypropyl HPMC ay malapit sa MC;Ang pagganap ng HPMC ay malapit sa pagganap ng HPC.

1.2.2.3 Mga katangian ng hydroxypropyl methylcellulose

(1) Thermogelability ng HPMC

Ang chain ng HPMC ay may natatanging katangian ng hydration-dehydration dahil sa pagpapakilala ng mga pangkat na hydrophobic-methyl at hydrophilic-hydroxypropyl.Ito ay unti-unting sumasailalim sa pagbabago ng gelation kapag pinainit, at bumalik sa estado ng solusyon pagkatapos ng paglamig.Iyon ay, mayroon itong thermally induced gel properties, at ang gelation phenomenon ay isang nababaligtad ngunit hindi magkaparehong proseso.

Tungkol sa mekanismo ng gelation ng HPMC, malawak na tinatanggap na sa mas mababang temperatura (sa ibaba ng temperatura ng gelation), ang HPMC sa solusyon at mga molekula ng tubig na polar ay pinagsasama-sama ng mga bono ng hydrogen upang bumuo ng isang tinatawag na "kulungan ng ibon" na parang supramolekular na istraktura.Mayroong ilang mga simpleng gusot sa pagitan ng mga molecular chain ng hydrated HPMC, maliban doon, may ilang iba pang mga pakikipag-ugnayan.Kapag tumaas ang temperatura, ang HPMC ay unang sumisipsip ng enerhiya upang masira ang intermolecular hydrogen bond sa pagitan ng mga molekula ng tubig at mga molekula ng HPMC, sinisira ang parang hawla na molekular na istraktura, unti-unting nawawala ang nakagapos na tubig sa molecular chain, at inilalantad ang mga hydroxypropyl at methoxy na grupo.Habang patuloy na tumataas ang temperatura (upang maabot ang temperatura ng gel), ang mga molekula ng HPMC ay unti-unting bumubuo ng isang three-dimensional na istraktura ng network sa pamamagitan ng hydrophobic association, ang mga HPMC gel ay tuluyang nabubuo [160, 207, 208].

Ang pagdaragdag ng mga di-organikong asing-gamot ay may ilang epekto sa temperatura ng gel ng HPMC, ang ilan ay bumababa sa temperatura ng gel dahil sa kababalaghan ng pag-asin, at ang iba ay nagpapataas ng temperatura ng gel dahil sa hindi pangkaraniwang bagay ng pagkatunaw ng asin [209].Sa pagdaragdag ng mga asing-gamot tulad ng NaCl, nangyayari ang phenomenon ng pag-aasin at bumababa ang temperatura ng gel ng HPMC [210, 211].Matapos maidagdag ang mga asin sa HPMC, ang mga molekula ng tubig ay mas hilig na magsama sa mga ion ng asin, upang ang hydrogen bond sa pagitan ng mga molekula ng tubig at HPMC ay masira, ang layer ng tubig sa paligid ng mga molekula ng HPMC ay maubos, at ang mga molekula ng HPMC ay maaaring mailabas nang mabilis para sa hydrophobicity.Association, ang temperatura ng pagbuo ng gel ay unti-unting bumababa.Sa kabaligtaran, kapag ang mga asin tulad ng NaSCN ay idinagdag, ang kababalaghan ng pagkatunaw ng asin ay nangyayari at ang temperatura ng gel ng HPMC ay tumataas [212].Ang pagkakasunud-sunod ng pagbaba ng epekto ng mga anion sa temperatura ng gel ay: SO42− > S2O32− > H2PO4− > F− > Cl− > Br− > NO3−> I− > ClO4− > SCN− , ang pagkakasunud-sunod ng mga cation sa Ang pagtaas ng temperatura ng gel ay: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [213].

Kapag ang ilang mga organikong maliliit na molekula tulad ng mga monohydric na alkohol na naglalaman ng mga hydroxyl group ay idinagdag, ang temperatura ng gel ay tumataas sa pagtaas ng halaga ng karagdagan, nagpapakita ng pinakamataas na halaga at pagkatapos ay bumababa hanggang sa mangyari ang paghihiwalay ng bahagi [214, 215].Ito ay higit sa lahat dahil sa maliit na molekular na timbang nito, na maihahambing sa mga molekula ng tubig sa pagkakasunud-sunod ng magnitude, at maaaring makamit ang antas ng molekular na miscibility pagkatapos ng compounding.

(2) Solubility ng HPMC

Ang HPMC ay may mainit na tubig na hindi matutunaw at malamig na tubig na natutunaw na mga katangian na katulad ng MC, ngunit maaaring nahahati sa uri ng malamig na pagpapakalat at uri ng mainit na pagpapakalat ayon sa iba't ibang solubility ng tubig [203].Ang cold-dispersed HPMC ay maaaring mabilis na kumalat sa tubig sa malamig na tubig, at ang lagkit nito ay tumataas pagkatapos ng isang yugto ng panahon, at ito ay tunay na natunaw sa tubig;Ang init-dispersed na HPMC, sa kabaligtaran, ay nagpapakita ng pagtitipon kapag nagdaragdag ng tubig sa mas mababang temperatura, ngunit mas mahirap itong idagdag.Sa tubig na may mataas na temperatura, ang HPMC ay maaaring mabilis na ikalat, at ang lagkit ay tumataas pagkatapos bumaba ang temperatura, na nagiging isang tunay na HPMC na may tubig na solusyon.Ang solubility ng HPMC sa tubig ay nauugnay sa nilalaman ng mga grupo ng methoxy, na hindi matutunaw sa mainit na tubig sa itaas 85 °C, 65 °C at 60 °C mula mataas hanggang mababa.Sa pangkalahatan, ang HPMC ay hindi matutunaw sa mga organikong solvent tulad ng acetone at chloroform, ngunit natutunaw sa ethanol aqueous solution at mixed organic na solusyon.

(3) Salt tolerance ng HPMC

Ang non-ionic na katangian ng HPMC ay ginagawang hindi ito ma-ionize sa tubig, kaya hindi ito tutugon sa mga metal na ion upang mamuo.Gayunpaman, ang pagdaragdag ng asin ay makakaapekto sa temperatura kung saan nabuo ang HPMC gel.Kapag tumaas ang konsentrasyon ng asin, bumababa ang temperatura ng gel ng HPMC;kapag ang konsentrasyon ng asin ay mas mababa kaysa sa flocculation point, ang lagkit ng solusyon ng HPMC ay maaaring tumaas, kaya sa aplikasyon, ang layunin ng pampalapot ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagdaragdag ng naaangkop na halaga ng asin [210, 216].

(4) Acid at alkali resistance ng HPMC

Sa pangkalahatan, ang HPMC ay may malakas na acid-base stability at hindi apektado ng pH sa pH 2-12.Ang HPMC ay nagpapakita ng paglaban sa isang tiyak na antas ng dilute acid, ngunit nagpapakita ng posibilidad na bumaba ang lagkit para sa puro acid;Ang alkalis ay may maliit na epekto dito, ngunit maaaring bahagyang tumaas at pagkatapos ay dahan-dahang bawasan ang lagkit ng solusyon [217, 218].

(5) Salik ng impluwensya ng lagkit ng HPMC

Ang HPMC ay pseudoplastic, ang solusyon nito ay matatag sa temperatura ng silid, at ang lagkit nito ay apektado ng molekular na timbang, konsentrasyon at temperatura.Sa parehong konsentrasyon, mas mataas ang molecular weight ng HPMC, mas mataas ang lagkit;para sa parehong produkto ng timbang ng molekular, mas mataas ang konsentrasyon ng HPMC, mas mataas ang lagkit;bumababa ang lagkit ng produkto ng HPMC sa pagtaas ng temperatura, at umabot sa temperatura ng pagbuo ng gel, na may biglaang pagtaas ng lagkit dahil sa gelation [9, 219, 220].

(6) Iba pang mga katangian ng HPMC

Ang HPMC ay may malakas na pagtutol sa mga enzyme, at ang paglaban nito sa mga enzyme ay tumataas sa antas ng pagpapalit.Samakatuwid, ang produkto ay may mas matatag na kalidad sa panahon ng pag-iimbak kaysa sa iba pang mga produkto ng asukal [189, 212].Ang HPMC ay may ilang mga katangian ng emulsifying.Hydrophobic methoxy group ay maaaring adsorbed sa ibabaw ng bahagi ng langis sa emulsion upang bumuo ng isang makapal na layer ng adsorption, na maaaring kumilos bilang isang proteksiyon layer;Ang nalulusaw sa tubig na hydroxyl na mga grupo ay maaaring pagsamahin sa tubig upang mapabuti ang tuluy-tuloy na yugto.Ang lagkit, pinipigilan ang coalescence ng dispersed phase, binabawasan ang tensyon sa ibabaw, at pinapatatag ang emulsion [221].Maaaring ihalo ang HPMC sa mga polymer na nalulusaw sa tubig tulad ng gelatin, methylcellulose, locust bean gum, carrageenan at gum arabic upang bumuo ng pare-pareho at transparent na solusyon, at maaari ding ihalo sa mga plasticizer tulad ng glycerin at polyethylene glycol.[200, 201, 214].

1.2.2.4 Mga problemang umiiral sa paggamit ng hydroxypropyl methylcellulose

Una, nililimitahan ng mataas na presyo ang malawak na aplikasyon ng HPMC.Kahit na ang HPMC film ay may magandang transparency, grease barrier properties at mechanical properties.Gayunpaman, ang mataas na presyo nito (mga 100,000/tonelada) ay naglilimita sa malawak na paggamit nito, kahit na sa mas mataas na halaga ng mga aplikasyon sa parmasyutiko tulad ng mga kapsula.Ang dahilan kung bakit napakamahal ng HPMC ay una dahil medyo mahal ang hilaw na materyal na cellulose na ginamit sa paghahanda ng HPMC.Bilang karagdagan, dalawang substituent group, hydroxypropyl group at methoxy group, ay pinagsama sa HPMC nang sabay, na nagpapahirap sa proseso ng paghahanda nito.Kumplikado, kaya mas mahal ang mga produkto ng HPMC.

Pangalawa, ang mababang lagkit at mababang lakas ng gel na katangian ng HPMC sa mababang temperatura ay nagpapababa ng kakayahang maiproseso nito sa iba't ibang mga aplikasyon.Ang HPMC ay isang thermal gel, na umiiral sa isang solusyon na estado na may napakababang lagkit sa mababang temperatura, at maaaring bumuo ng malapot na solid-like na gel sa mataas na temperatura, kaya ang mga proseso ng pagproseso tulad ng coating, pag-spray at paglubog ay dapat isagawa sa mataas na temperatura .Kung hindi, ang solusyon ay madaling dumaloy pababa, na nagreresulta sa pagbuo ng hindi pantay na materyal ng pelikula, na makakaapekto sa kalidad at pagganap ng produkto.Ang ganitong mataas na temperatura na operasyon ay nagpapataas sa koepisyent ng kahirapan ng operasyon, na nagreresulta sa mataas na pagkonsumo ng enerhiya sa produksyon at mataas na gastos sa produksyon.

1.2.3 Hydroxypropyl starch malamig na gel

Ang starch ay isang natural na polymer compound na na-synthesize ng photosynthesis ng mga halaman sa natural na kapaligiran.Ang mga constituent polysaccharides nito ay karaniwang nakaimbak sa mga buto at tubers ng mga halaman sa anyo ng mga butil kasama ng mga protina, fibers, langis, asukal at mineral.o sa ugat [222].Ang almirol ay hindi lamang ang pangunahing pinagmumulan ng paggamit ng enerhiya para sa mga tao, kundi isang mahalagang pang-industriya na hilaw na materyal.Dahil sa malawak na pinagmumulan nito, mababang presyo, berde, natural at nababagong, ito ay malawakang ginagamit sa pagkain at gamot, pagbuburo, paggawa ng papel, tela at industriya ng petrolyo [223].

1.2.3.1 Starch at mga derivatives nito

Ang starch ay isang natural na mataas na polimer na ang yunit ng istruktura ay α-D-anhydroglucose unit.Ang iba't ibang mga yunit ay konektado sa pamamagitan ng mga glycosidic bond, at ang molecular formula nito ay (C6H10O5) n.Ang isang bahagi ng molecular chain sa starch granules ay konektado ng α-1,4 glycosidic bond, na linear amylose;isa pang bahagi ng molecular chain ay konektado sa pamamagitan ng α-1,6 glycosidic bonds sa batayan na ito, na branched amylopectin [224].Sa mga butil ng almirol, may mga mala-kristal na rehiyon kung saan ang mga molekula ay nakaayos sa isang maayos na pag-aayos at mga amorphous na rehiyon kung saan ang mga molekula ay nakaayos nang hindi maayos.komposisyon ng bahagi.Walang malinaw na hangganan sa pagitan ng mala-kristal na rehiyon at ng amorphous na rehiyon, at ang mga molekula ng amylopectin ay maaaring dumaan sa maraming mga kristal na rehiyon at amorphous na mga rehiyon.Batay sa likas na katangian ng starch synthesis, ang polysaccharide structure sa starch ay nag-iiba-iba sa mga species ng halaman at source site [225].

Bagama't ang starch ay naging isa sa mga mahalagang hilaw na materyales para sa pang-industriyang produksyon dahil sa malawak na pinagmumulan nito at nababagong mga katangian, ang katutubong almirol sa pangkalahatan ay may mga disadvantages tulad ng mahinang pagkatunaw ng tubig at mga katangian ng pagbuo ng pelikula, mababang kakayahan sa emulsifying at gelling, at hindi sapat na katatagan.Upang mapalawak ang saklaw ng aplikasyon nito, ang almirol ay karaniwang binago sa physicochemically upang iakma ito sa iba't ibang mga kinakailangan sa aplikasyon [38, 114].Mayroong tatlong libreng pangkat ng hydroxyl sa bawat yunit ng istruktura ng glucose sa mga molekula ng almirol.Ang mga hydroxyl group na ito ay lubos na aktibo at nagbibigay ng starch ng mga katangian na katulad ng polyols, na nagbibigay ng posibilidad para sa reaksyon ng denaturation ng starch.

Pagkatapos ng pagbabago, ang ilang mga katangian ng katutubong almirol ay napabuti sa isang malaking lawak, na nalampasan ang mga depekto sa paggamit ng katutubong almirol, kaya ang binagong almirol ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa kasalukuyang industriya [226].Ang oxidized starch ay isa sa pinakamalawak na ginagamit na modified starch na may medyo mature na teknolohiya.Kung ikukumpara sa katutubong almirol, ang oxidized starch ay mas madaling mag-gelatinize.Mga kalamangan ng mataas na pagdirikit.Ang esterified starch ay isang derivative ng starch na nabuo sa pamamagitan ng esterification ng mga hydroxyl group sa mga molecule ng starch.Ang isang napakababang antas ng pagpapalit ay maaaring makabuluhang baguhin ang mga katangian ng katutubong almirol.Ang transparency at film-forming properties ng starch paste ay malinaw na napabuti.Ang etherified starch ay ang reaksyon ng etherification ng mga hydroxyl group sa mga molekula ng starch upang makabuo ng polystarch ether, at ang retrogradation nito ay humina.Sa ilalim ng malakas na alkaline na kondisyon na hindi magagamit ang oxidized starch at esterified starch, ang eter bond ay maaari ding manatiling medyo matatag.madaling kapitan ng hydrolysis.Acid-modified starch, ang starch ay ginagamot ng acid upang mapataas ang amylose content, na nagreresulta sa pinahusay na retrogradation at starch paste.Ito ay medyo transparent at bumubuo ng isang solidong gel sa paglamig [114].

1.2.3.2 Istraktura ng hydroxypropyl starch

Ang hydroxypropyl starch (HPS), na ang molecular structure ay ipinapakita sa Figures 1-4, ay isang non-ionic starch ether, na inihanda ng etherification reaction ng propylene oxide na may starch sa ilalim ng alkaline na kondisyon [223, 227, 228], at nito chemical reaction equation ay ipinapakita sa Figure 1-6.

Sa panahon ng synthesis ng HPS, bilang karagdagan sa pagtugon sa starch upang makabuo ng hydroxypropyl starch, ang propylene oxide ay maaari ding tumugon sa nabuong hydroxypropyl starch upang makabuo ng polyoxypropyl side chain.antas ng pagpapalit.Degree of substitution (DS) ay tumutukoy sa average na bilang ng mga napalitang hydroxyl group sa bawat glucosyl group.Karamihan sa mga glucosyl group ng starch ay naglalaman ng 3 hydroxyl group na maaaring mapalitan, kaya ang maximum na DS ay 3. Ang molar degree of substitution (MS) ay tumutukoy sa average na masa ng mga substituents bawat mole ng glucosyl group [223, 229].Ang mga kondisyon ng proseso ng reaksyon ng hydroxypropylation, ang starch granule morphology, at ang ratio ng amylose sa amylopectin sa native starch ay nakakaapekto sa laki ng MS.

1.2.3.3 Mga katangian ng hydroxypropyl starch

(1) Malamig na gelation ng HPS

Para sa mainit na HPS starch paste, lalo na ang system na may mataas na amylose content, sa panahon ng proseso ng paglamig, ang amylose molecular chain sa starch paste ay nagkakasalikop sa isa't isa upang makabuo ng three-dimensional na istraktura ng network, at nagpapakita ng halatang solid-like na pag-uugali.Ito ay nagiging isang elastomer, bumubuo ng isang gel, at maaaring bumalik sa isang estado ng solusyon pagkatapos ng pag-init, iyon ay, mayroon itong malamig na mga katangian ng gel, at ang gel phenomenon na ito ay may mga nababaligtad na katangian [228].

Ang gelatinized amylose ay patuloy na nakapulupot upang bumuo ng isang coaxial na solong helical na istraktura.Ang labas ng mga solong helical na istruktura na ito ay isang hydrophilic group, at ang loob ay isang hydrophobic cavity.Sa mataas na temperatura, ang HPS ay umiiral sa may tubig na solusyon bilang mga random na coil kung saan ang ilang solong helical na mga segment ay umaabot.Kapag ang temperatura ay ibinaba, ang hydrogen bond sa pagitan ng HPS at tubig ay nasira, ang structural water ay nawala, at ang hydrogen bonds sa pagitan ng molecular chain ay patuloy na nabuo, sa wakas ay bumubuo ng isang three-dimensional na network gel structure.Ang yugto ng pagpuno sa gel network ng starch ay ang mga natitirang starch granules o mga fragment pagkatapos ng gelatinization, at ang intertwining ng ilang amylopectin ay nag-aambag din sa pagbuo ng gel [230-232].

(2) Hydrophilicity ng HPS

Ang pagpapakilala ng mga hydrophilic hydroxypropyl na grupo ay nagpapahina sa lakas ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molekula ng starch, nagtataguyod ng paggalaw ng mga molekula o mga segment ng starch, at binabawasan ang temperatura ng pagkatunaw ng mga microcrystal ng almirol;ang istraktura ng mga butil ng almirol ay nababago, at ang ibabaw ng mga butil ng almirol ay magaspang Habang tumataas ang temperatura, lumilitaw ang ilang mga bitak o mga butas, upang ang mga molekula ng tubig ay madaling makapasok sa loob ng mga butil ng almirol, na ginagawang mas madaling bumukol at maging gelatinize ang almirol, kaya bumababa ang gelatinization temperature ng starch.Habang tumataas ang antas ng pagpapalit, bumababa ang temperatura ng gelatinization ng hydroxypropyl starch, at sa wakas ay maaari itong bumukol sa malamig na tubig.Pagkatapos ng hydroxypropylation, ang flowability, mababang temperatura na katatagan, transparency, solubility, at film-forming properties ng starch pastes ay napabuti [233-235].

(3) Katatagan ng HPS

Ang HPS ay isang non-ionic starch ether na may mataas na katatagan.Sa panahon ng mga kemikal na reaksyon tulad ng hydrolysis, oxidation, at cross-linking, ang eter bond ay hindi masisira at ang mga substituent ay hindi mahuhulog.Samakatuwid, ang mga katangian ng HPS ay medyo hindi gaanong apektado ng mga electrolyte at pH, na tinitiyak na magagamit ito sa isang malawak na hanay ng acid-base pH [236-238].

1.2.3.4 Paglalapat ng HPS sa larangan ng pagkain at gamot

Ang HPS ay hindi nakakalason at walang lasa, na may mahusay na pagganap ng panunaw at medyo mababa ang hydrolyzate lagkit.Ito ay kinikilala bilang isang ligtas na nakakain na modified starch sa loob at labas ng bansa.Noong unang bahagi ng 1950s, inaprubahan ng Estados Unidos ang hydroxypropyl starch para sa direktang paggamit sa pagkain [223, 229, 238].Ang HPS ay isang binagong almirol na malawakang ginagamit sa larangan ng pagkain, pangunahing ginagamit bilang pampalapot, ahente ng pagsususpinde at pampatatag.

Ito ay maaaring gamitin sa mga convenience food at frozen na pagkain tulad ng mga inumin, ice cream, at jam;maaari itong bahagyang palitan ang mataas na presyo na nakakain na gilagid tulad ng gulaman;maaari itong gawing edible film at gamitin bilang food coatings at packaging [229, 236].

Ang HPS ay karaniwang ginagamit sa larangan ng medisina bilang mga filler, mga binder para sa mga medicinal crops, disintegrant para sa mga tablet, mga materyales para sa pharmaceutical soft and hard capsules, drug coatings, anti-condensing agent para sa artipisyal na pulang selula ng dugo at plasma thickeners, atbp. [239] .

1.3 Polymer Compounding

Ang mga polymer na materyales ay malawakang ginagamit sa lahat ng aspeto ng buhay at kailangang-kailangan at mahahalagang materyales.Ang patuloy na pag-unlad ng agham at teknolohiya ay gumagawa ng mga pangangailangan ng mga tao na higit at higit na magkakaibang, at sa pangkalahatan ay mahirap para sa mga single-component polymer na materyales na matugunan ang magkakaibang mga kinakailangan sa aplikasyon ng mga tao.Ang pagsasama-sama ng dalawa o higit pang mga polimer ay ang pinaka-ekonomiko at epektibong paraan upang makakuha ng mga materyales na polimer na may mababang presyo, mahusay na pagganap, maginhawang pagproseso at malawak na aplikasyon, na nakakaakit ng pansin ng maraming mga mananaliksik at nabigyan ng higit na pansin [240-242] .

1.3.1 Layunin at paraan ng polymer compounding

Ang pangunahing layunin ng polymer compounding: (l) Upang ma-optimize ang mga komprehensibong katangian ng mga materyales.Pinagsasama-sama ang iba't ibang polymer, upang ang panghuling tambalan ay mapanatili ang mahusay na mga katangian ng isang solong macromolecule, natututo mula sa mga lakas ng bawat isa at pinupunan ang mga kahinaan nito, at na-optimize ang mga komprehensibong katangian ng mga polymer na materyales.(2) Bawasan ang gastos sa materyal.Ang ilang mga polymer na materyales ay may mahusay na mga katangian, ngunit ang mga ito ay mahal.Samakatuwid, maaari silang pagsamahin sa iba pang mga murang polimer upang mabawasan ang mga gastos nang hindi naaapektuhan ang paggamit.(3) Pagbutihin ang mga katangian ng pagpoproseso ng materyal.Ang ilang mga materyales ay may mahusay na mga katangian ngunit mahirap iproseso, at ang mga angkop na iba pang mga polimer ay maaaring idagdag upang mapabuti ang kanilang mga katangian ng pagproseso.(4) Upang palakasin ang isang tiyak na pag-aari ng materyal.Upang mapabuti ang pagganap ng materyal sa isang tiyak na aspeto, isa pang polimer ang ginagamit upang baguhin ito.(5) Bumuo ng mga bagong function ng mga materyales.

Mga karaniwang paraan ng pagsasama-sama ng polimer: (l) Pagsasama-sama ng natutunaw.Sa ilalim ng pagkilos ng paggugupit ng mga kagamitan sa pag-compound, ang iba't ibang mga polimer ay pinainit hanggang sa itaas ng temperatura ng malapot na daloy para sa pagsasama-sama, at pagkatapos ay pinalamig at ginugulo pagkatapos ng pagsasama.(2) Rekonstitusyon ng solusyon.Ang dalawang bahagi ay hinahalo at pinaghalo sa pamamagitan ng paggamit ng isang karaniwang solvent, o ang natunaw na iba't ibang mga solusyon sa polimer ay hinahalo nang pantay-pantay, at pagkatapos ay ang solvent ay aalisin upang makakuha ng isang polymer compound.(3) Pagsasama-sama ng emulsyon.Pagkatapos pukawin at paghaluin ang iba't ibang mga polymer emulsion ng parehong uri ng emulsifier, isang coagulant ay idinagdag upang co-precipitate ang polimer upang makakuha ng isang polymer compound.(4) Copolymerization at compounding.Kabilang ang graft copolymerization, block copolymerization at reactive copolymerization, ang proseso ng compounding ay sinamahan ng kemikal na reaksyon.(5) Interpenetrating network [10].

1.3.2 Pagsasama-sama ng natural na polysaccharides

Ang mga natural na polysaccharides ay isang karaniwang klase ng mga polymer na materyales sa kalikasan, na kadalasang binago ng kemikal at nagpapakita ng iba't ibang magagandang katangian.Gayunpaman, ang mga solong polysaccharide na materyales ay madalas na may ilang mga limitasyon sa pagganap, kaya ang iba't ibang polysaccharides ay madalas na pinagsama upang makamit ang layunin ng pagdagdag sa mga bentahe ng pagganap ng bawat bahagi at pagpapalawak ng saklaw ng aplikasyon.Noong 1980s, ang pananaliksik sa pagsasama-sama ng iba't ibang natural na polysaccharides ay tumaas nang malaki [243].Ang pananaliksik sa natural na polysaccharide compound system sa loob at ibang bansa ay kadalasang nakatutok sa compound system ng curdlan at non-curdlan at ang compound system ng dalawang uri ng non-curd polysaccharide.

1.3.2.1 Pag-uuri ng mga natural na polysaccharide hydrogels

Ang mga natural na polysaccharides ay maaaring nahahati sa curdlan at non-curdlan ayon sa kanilang kakayahang bumuo ng mga gel.Ang ilang mga polysaccharides ay maaaring bumuo ng mga gel sa kanilang sarili, kaya sila ay tinatawag na curdlan, tulad ng carrageenan, atbp.;ang iba ay walang mga katangian ng gelling sa kanilang sarili, at tinatawag na non-curd polysaccharides, tulad ng xanthan gum.

Ang mga hydrogel ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagtunaw ng natural na curdlan sa isang may tubig na solusyon.Batay sa thermoreversibility ng resultang gel at ang pagdepende sa temperatura ng modulus nito, maaari itong hatiin sa sumusunod na apat na magkakaibang uri [244]:

(1) Ang cryogel, polysaccharide solution ay makakakuha lamang ng gel sa mababang temperatura, tulad ng carrageenan.

(2) Ang thermally sapilitan gel, polysaccharide solusyon ay maaari lamang makakuha ng gel sa mataas na temperatura, tulad ng glucomannan.

(3) Ang polysaccharide solution ay hindi lamang makakakuha ng gel sa mas mababang temperatura, ngunit nakakakuha din ng gel sa mas mataas na temperatura, ngunit nagpapakita ng estado ng solusyon sa intermediate na temperatura.

(4) Ang solusyon ay maaari lamang makakuha ng gel sa isang tiyak na temperatura sa gitna.Ang iba't ibang natural na curdlan ay may sariling kritikal (minimum) na konsentrasyon, kung saan ang gel ay maaaring makuha.Ang kritikal na konsentrasyon ng gel ay nauugnay sa patuloy na haba ng polysaccharide molecular chain;ang lakas ng gel ay lubhang naaapektuhan ng konsentrasyon at molekular na timbang ng solusyon, at sa pangkalahatan, ang lakas ng gel ay tumataas habang tumataas ang konsentrasyon [245].

1.3.2.2 Compound system ng curdlan at non-curdlan

Ang pagsasama-sama ng non-curdlan na may curdlan sa pangkalahatan ay nagpapabuti sa lakas ng gel ng polysaccharides [246].Ang pagsasama-sama ng konjac gum at carrageenan ay nagpapabuti sa katatagan at gel elasticity ng pinagsama-samang istraktura ng network ng gel, at makabuluhang nagpapabuti sa lakas ng gel nito.Wei Yu et al.compounded carrageenan at konjac gum, at tinalakay ang gel structure pagkatapos ng compounding.Nalaman ng pag-aaral na pagkatapos ng pagsasama-sama ng carrageenan at konjac gum, isang synergistic na epekto ang ginawa, at nabuo ang isang istraktura ng network na pinangungunahan ng carrageenan, ang konjac gum ay nakakalat dito, at ang gel network nito ay mas siksik kaysa sa purong carrageenan [247].Kohyama et al.pinag-aralan ang compound system ng carrageenan/konjac gum, at ang mga resulta ay nagpakita na sa patuloy na pagtaas ng molecular weight ng konjac gum, ang rupture stress ng composite gel ay patuloy na tumaas;Ang konjac gum na may iba't ibang molekular na timbang ay nagpakita ng katulad na pagbuo ng gel.temperatura.Sa compound system na ito, ang pagbuo ng gel network ay isinasagawa ng carrageenan, at ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang curdlan molecule ay nagreresulta sa pagbuo ng mahinang cross-linked na mga rehiyon [248].Nishinari et al.pinag-aralan ang gellan gum/konjac gum compound system, at ang mga resulta ay nagpakita na ang epekto ng monovalent cations sa compound gel ay mas malinaw.Maaari nitong taasan ang modulus ng system at temperatura ng pagbuo ng gel.Ang divalent cations ay maaaring magsulong ng pagbuo ng mga composite gel sa isang tiyak na lawak, ngunit ang labis na halaga ay magdudulot ng phase separation at mabawasan ang modulus ng system [246].Breneer et al.pinag-aralan ang compounding ng carrageenan, locust bean gum at konjac gum, at nalaman na ang carrageenan, locust bean gum at konjac gum ay maaaring makagawa ng synergistic effect, at ang pinakamainam na ratio ay locust bean gum/carrageenan 1:5.5, konjac gum/carrageenan 1:7 , at kapag pinagsama-sama ang tatlo, ang synergistic na epekto ay kapareho ng sa carrageenan/konjac gum, na nagpapahiwatig na walang espesyal na compounding ng tatlo.pakikipag-ugnayan [249].

1.3.2.2 Dalawang non-curdlan compound system

Dalawang natural na polysaccharides na walang mga katangian ng gel ay maaaring magpakita ng mga katangian ng gel sa pamamagitan ng compounding, na nagreresulta sa mga produktong gel [250].Ang pagsasama-sama ng locust bean gum sa xanthan gum ay gumagawa ng isang synergistic na epekto na nag-uudyok sa pagbuo ng mga bagong gel [251].Ang isang bagong produkto ng gel ay maaari ding makuha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng xanthan gum sa konjac glucomannan para sa compounding [252].Wei Yanxia et al.pinag-aralan ang rheological properties ng complex ng locust bean gum at xanthan gum.Ang mga resulta ay nagpapakita na ang tambalan ng locust bean gum at xanthan gum ay gumagawa ng isang synergistic na epekto.Kapag ang compound volume ratio ay 4:6, ang pinakamalakas na synergistic na epekto [253].Fitzsimons et al.pinagsama-samang konjac glucomannan na may xanthan gum sa temperatura ng silid at sa ilalim ng pag-init.Ang mga resulta ay nagpakita na ang lahat ng mga compound ay nagpakita ng mga katangian ng gel, na sumasalamin sa synergistic na epekto sa pagitan ng dalawa.Ang temperatura ng compounding at ang istrukturang estado ng xanthan gum ay hindi nakakaapekto sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawa [254].Pinag-aralan ni Guo Shoujun at ng iba pa ang orihinal na halo ng dumi ng baboy na bean gum at xanthan gum, at ang mga resulta ay nagpakita na ang dumi ng baboy na bean gum at xanthan gum ay may malakas na synergistic na epekto.Ang pinakamainam na compounding ratio ng feces bean gum at xanthan gum compound adhesive ay 6/4 (w/w).Ito ay 102 beses kaysa sa nag-iisang solusyon ng soybean gum, at ang gel ay nabuo kapag ang konsentrasyon ng compound gum ay umabot sa 0.4%.Ang compound adhesive ay may mataas na lagkit, mahusay na katatagan at rheological properties, at ito ay isang mahusay na food-gums [255].

1.3.3 Pagkakatugma ng mga polymer composites

Ang pagiging tugma, mula sa isang termodinamikong punto ng view, ay tumutukoy sa pagkamit ng molecular-level compatibility, na kilala rin bilang mutual solubility.Ayon sa teorya ng modelo ng Flory-Huggins, ang libreng pagbabago ng enerhiya ng polymer compound system sa panahon ng proseso ng compounding ay umaayon sa Gibbs free energy formula:

△���=△���—T△S (1-1)

Kabilang sa mga ito, △���ay ang kumplikadong libreng enerhiya, △���ay ang kumplikadong init, ay ang kumplikadong entropy;ay ang ganap na temperatura;ang kumplikadong sistema ay isang katugmang sistema lamang kapag ang libreng enerhiya ay nagbabago △���sa panahon ng masalimuot na proseso [256].

Ang konsepto ng miscibility ay nagmumula sa katotohanan na napakakaunting mga sistema ang makakamit ang thermodynamic compatibility.Ang miscibility ay tumutukoy sa kakayahan ng iba't ibang bahagi na bumuo ng mga homogenous complex, at ang karaniwang ginagamit na criterion ay ang mga complex ay nagpapakita ng isang solong glass transition point.

Naiiba sa thermodynamic compatibility, ang generalized compatibility ay tumutukoy sa kakayahan ng bawat bahagi sa compound system na mapaunlakan ang isa't isa, na iminungkahi mula sa praktikal na pananaw [257].

Batay sa pangkalahatang pagkakatugma, ang mga sistema ng polymer compound ay maaaring nahahati sa ganap na magkatugma, bahagyang magkatugma at ganap na hindi magkatugma na mga sistema.Ang isang ganap na katugmang sistema ay nangangahulugan na ang tambalan ay thermodynamically miscible sa antas ng molekular;ang isang bahagyang katugmang sistema ay nangangahulugan na ang tambalan ay katugma sa loob ng isang tiyak na temperatura o hanay ng komposisyon;ang isang ganap na hindi tugmang sistema ay nangangahulugan na ang tambalan ay Molecular-level miscibility ay hindi maaaring makamit sa anumang temperatura o komposisyon.

Dahil sa ilang mga pagkakaiba sa istruktura at conformational entropy sa pagitan ng iba't ibang polymer, karamihan sa mga polymer complex system ay bahagyang magkatugma o hindi magkatugma [11, 12].Depende sa phase separation ng compound system at sa antas ng paghahalo, ang compatibility ng partially compatible system ay mag-iiba din ng malaki [11].Ang mga macroscopic na katangian ng polymer composites ay malapit na nauugnay sa kanilang panloob na microscopic morphology at ang pisikal at kemikal na mga katangian ng bawat bahagi.240], kaya napakahalaga na pag-aralan ang microscopic morphology at compatibility ng compound system.

Mga Paraan ng Pananaliksik at Characterization para sa Pagkatugma ng mga Binary Compound:

(1) Temperatura ng paglipat ng salamin T���paraan ng paghahambing.Paghahambing ng T���ng tambalang may T���ng mga bahagi nito, kung isa lamang T���lilitaw sa tambalan, ang tambalang sistema ay isang katugmang sistema;kung mayroong dalawang T���, at ang dalawang T���Ang mga posisyon ng tambalan ay nasa dalawang pangkat Ang gitna ng mga puntos na T���ay nagpapahiwatig na ang compound system ay isang bahagyang katugmang sistema;kung mayroong dalawang T���, at sila ay matatagpuan sa mga posisyon ng dalawang sangkap na T���, ito ay nagpapahiwatig na ang compound system ay isang hindi tugmang sistema.

T���Ang mga instrumento sa pagsubok na kadalasang ginagamit sa paraan ng paghahambing ay ang dynamic thermomechanical analyzer (DMA) at differential scanning calorimeter (DSC).Ang pamamaraang ito ay maaaring mabilis na hatulan ang compatibility ng compound system, ngunit kung ang T���sa dalawang bahagi ay magkatulad, isang solong T���lilitaw din pagkatapos ng compounding, kaya ang pamamaraang ito ay may ilang mga pagkukulang [10].

(2) Paraan ng pagmamasid sa morpolohiya.Una, obserbahan ang macroscopic morphology ng tambalan.Kung ang tambalan ay may malinaw na bahagi ng paghihiwalay, maaari itong paunang hatulan na ang compound system ay isang hindi tugmang sistema.Pangalawa, ang microscopic morphology at phase structure ng compound ay sinusunod ng mikroskopyo.Ang dalawang sangkap na ganap na magkatugma ay bubuo ng isang homogenous na estado.Samakatuwid, ang tambalan na may mahusay na pagkakatugma ay maaaring obserbahan ang pare-parehong pamamahagi ng phase at maliit na dispersed phase na laki ng butil.at malabong interface.

Ang mga instrumento sa pagsubok na kadalasang ginagamit sa pamamaraan ng pagmamasid sa topograpiya ay optical microscope at scanning electron microscope (SEM).Ang pamamaraan ng pagmamasid sa topograpiya ay maaaring gamitin bilang isang pantulong na pamamaraan kasama ng iba pang mga pamamaraan ng paglalarawan.

(3) Transparency na paraan.Sa isang bahagyang compatible na compound system, ang dalawang bahagi ay maaaring magkatugma sa loob ng isang partikular na temperatura at hanay ng komposisyon, at ang phase separation ay magaganap sa kabila ng saklaw na ito.Sa proseso ng pagbabagong-anyo ng sistema ng tambalan mula sa isang homogenous na sistema patungo sa isang dalawang-phase na sistema, magbabago ang light transmittance nito, kaya ang pagiging tugma nito ay maaaring pag-aralan sa pamamagitan ng pag-aaral ng transparency ng compound.

Ang pamamaraang ito ay maaari lamang gamitin bilang isang pantulong na pamamaraan, dahil kapag ang mga refractive na indeks ng dalawang polimer ay pareho, ang tambalang nakuha sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng dalawang hindi magkatugma na mga polimer ay transparent din.

(4) Rheological na pamamaraan.Sa pamamaraang ito, ang biglaang pagbabago ng viscoelastic na mga parameter ng compound ay ginagamit bilang tanda ng phase separation, halimbawa, ang biglaang pagbabago ng lagkit-temperatura curve ay ginagamit upang markahan ang phase separation, at ang biglaang pagbabago ng maliwanag. Ang shear stress-temperature curve ay ginagamit bilang tanda ng phase separation.Ang compounding system na walang phase separation pagkatapos ng compounding ay may magandang compatibility, at ang mga may phase separation ay incompatible o partially compatible system [258].

(5) paraan ng kurba ni Han.Ang kurba ni Han ay lg���'(���) lg G”, kung ang kurba ng Han ng compound system ay walang pagdepende sa temperatura, at ang kurba ng Han sa iba't ibang temperatura ay bumubuo ng pangunahing kurba, ang compound system ay magkatugma;kung ang compound system ay magkatugma Ang Han's curve ay nakadepende sa temperatura.Kung ang kurba ng Han ay hiwalay sa isa't isa sa magkaibang temperatura at hindi makabuo ng pangunahing kurba, ang compound system ay hindi tugma o bahagyang tugma.Samakatuwid, ang compatibility ng compound system ay maaaring hatulan ayon sa paghihiwalay ng Han's curve.

(6) Paraan ng lagkit ng solusyon.Ginagamit ng pamamaraang ito ang pagbabago ng lagkit ng solusyon upang makilala ang pagiging tugma ng sistema ng tambalan.Sa ilalim ng iba't ibang mga konsentrasyon ng solusyon, ang lagkit ng tambalan ay naka-plot laban sa komposisyon.Kung ito ay isang linear na relasyon, nangangahulugan ito na ang compound system ay ganap na magkatugma;kung ito ay isang nonlinear na relasyon, nangangahulugan ito na ang compound system ay bahagyang magkatugma;kung ito ay isang hugis-S na kurba, kung gayon ito ay nagpapakita na ang tambalang sistema ay ganap na hindi tugma [10].

(7) Infrared spectroscopy.Matapos ang dalawang polimer ay pinagsama, kung ang pagkakatugma ay mabuti, magkakaroon ng mga pakikipag-ugnayan tulad ng mga bono ng hydrogen, at ang mga posisyon ng banda ng mga katangiang grupo sa infrared spectrum ng bawat grupo sa polymer chain ay lilipat.Ang offset ng mga katangiang banda ng grupo ng complex at bawat bahagi ay maaaring hatulan ang compatibility ng complex system.

Bilang karagdagan, ang pagiging tugma ng mga complex ay maaari ding pag-aralan ng mga thermogravimetric analyzer, X-ray diffraction, maliit na anggulo ng X-ray scattering, light scattering, neutron electron scattering, nuclear magnetic resonance at ultrasonic techniques [10].

1.3.4 Progreso ng pananaliksik ng hydroxypropyl methylcellulose/hydroxypropyl starch compounding

1.3.4.1 Pagsasama-sama ng hydroxypropyl methylcellulose at iba pang mga sangkap

Ang mga compound ng HPMC at iba pang mga sangkap ay pangunahing ginagamit sa mga sistema ng pagpapalabas na kinokontrol ng droga at nakakain o nabubulok na mga materyales sa packaging ng pelikula.Sa paggamit ng drug-controlled release, ang mga polymer na kadalasang pinagsama sa HPMC ay kinabibilangan ng mga synthetic polymers tulad ng polyvinyl alcohol (PVA), lactic acid-glycolic acid copolymer (PLGA) at polycaprolactone (PCL), pati na rin ang mga protina, Natural polymers tulad ng polysaccharides.Abdel-Zaher et al.pinag-aralan ang istrukturang komposisyon, thermal stability at ang kanilang kaugnayan sa pagganap ng HPMC/PVA composites, at ang mga resulta ay nagpakita na mayroong ilang miscibility sa pagkakaroon ng dalawang polimer [259].Zabihi et al.gumamit ng HPMC/PLGA complex upang maghanda ng mga microcapsule para sa kontrolado at matagal na pagpapalabas ng insulin, na maaaring makamit ang matagal na paglabas sa tiyan at bituka [260].Javed et al.pinagsama-samang hydrophilic HPMC at hydrophobic PCL at ginamit ang mga HPMC/PCL complex bilang mga microcapsule na materyales para sa kinokontrol at matagal na paglabas ng gamot, na maaaring ilabas sa iba't ibang bahagi ng katawan ng tao sa pamamagitan ng pagsasaayos ng compounding ratio [261].Ding et al.pinag-aralan ang mga rheological na katangian tulad ng lagkit, dynamic na viscoelasticity, creep recovery, at thixotropy ng HPMC/collagen complexes na ginagamit sa larangan ng kontroladong pagpapalabas ng gamot, na nagbibigay ng teoretikal na patnubay para sa mga pang-industriyang aplikasyon [262].Arthanari, Cai at Rai et al.[263-265] Ang mga complex ng HPMC at polysaccharides tulad ng chitosan, xanthan gum, at sodium alginate ay inilapat sa proseso ng bakuna at drug sustained release, at ang mga resulta ay nagpakita ng isang nakokontrol na epekto sa pagpapalabas ng gamot [263-265].

Sa pagbuo ng nakakain o nabubulok na mga materyales sa packaging ng pelikula, ang mga polimer na kadalasang pinagsama sa HPMC ay pangunahing mga natural na polimer tulad ng mga lipid, protina at polysaccharides.Karaca, Fagundes at Contreras-Oliva et al.naghanda ng edible composite membrane na may HPMC/lipid complexes, at ginamit ang mga ito sa pagpreserba ng mga plum, cherry tomatoes at citrus, ayon sa pagkakabanggit.Ang mga resulta ay nagpakita na ang HPMC/lipid complex membranes ay may magandang antibacterial effect ng fresh-keeping [266-268].Shetty, Rubilar, at Ding et al.pinag-aralan ang mga mekanikal na katangian, thermal stability, microstructure, at interaksyon sa pagitan ng mga bahagi ng edible composite film na inihanda mula sa HPMC, silk protein, whey protein isolate, at collagen, ayon sa pagkakabanggit [269-271].Esteghlal et al.binabalangkas ang HPMC na may gelatin upang maghanda ng mga nakakain na pelikula para magamit sa mga materyales sa packaging na batay sa bio [111].Priya, Kondaveeti, Sakata at Ortega-Toro et al.naghanda ng HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/ethyl cellulose at HPMC/starch edible composite films, ayon sa pagkakabanggit, at pinag-aralan ang kanilang thermal stability, mechanical properties properties, microstructure at antibacterial properties [139, 272-274].Ang HPMC/PLA compound ay maaari ding gamitin bilang packaging material para sa food commodities, kadalasan sa pamamagitan ng extrusion [275].

Sa pagbuo ng nakakain o nabubulok na mga materyales sa packaging ng pelikula, ang mga polimer na kadalasang pinagsama sa HPMC ay pangunahing mga natural na polimer tulad ng mga lipid, protina at polysaccharides.Karaca, Fagundes at Contreras-Oliva et al.naghanda ng edible composite membrane na may HPMC/lipid complexes, at ginamit ang mga ito sa pagpreserba ng mga plum, cherry tomatoes at citrus, ayon sa pagkakabanggit.Ang mga resulta ay nagpakita na ang HPMC/lipid complex membranes ay may magandang antibacterial effect ng fresh-keeping [266-268].Shetty, Rubilar, at Ding et al.pinag-aralan ang mga mekanikal na katangian, thermal stability, microstructure, at interaksyon sa pagitan ng mga bahagi ng edible composite film na inihanda mula sa HPMC, silk protein, whey protein isolate, at collagen, ayon sa pagkakabanggit [269-271].Esteghlal et al.binabalangkas ang HPMC na may gelatin upang maghanda ng mga nakakain na pelikula para magamit sa mga materyales sa packaging na batay sa bio [111].Priya, Kondaveeti, Sakata at Ortega-Toro et al.naghanda ng HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/ethyl cellulose at HPMC/starch edible composite films, ayon sa pagkakabanggit, at pinag-aralan ang kanilang thermal stability, mechanical properties properties, microstructure at antibacterial properties [139, 272-274].Ang HPMC/PLA compound ay maaari ding gamitin bilang packaging material para sa food commodities, kadalasan sa pamamagitan ng extrusion [275].

1.3.4.2 Pagsasama-sama ng almirol at iba pang mga sangkap

Ang pananaliksik sa pagsasama-sama ng starch at iba pang mga sangkap sa simula ay nakatuon sa iba't ibang hydrophobic aliphatic polyester substance, kabilang ang polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), polybutene succinic acid (PBSA), atbp. 276].Muller et al.pinag-aralan ang istraktura at katangian ng mga composite ng starch/PLA at ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawa, at ang mga resulta ay nagpakita na ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawa ay mahina at ang mga mekanikal na katangian ng mga composite ay hindi maganda [277].Correa, Komur at Diaz-Gomez et al.pinag-aralan ang mga mekanikal na katangian, rheological properties, gel properties at compatibility ng dalawang bahagi ng starch/PCL complexes, na inilapat sa pagbuo ng mga biodegradable na materyales, biomedical Materials at Tissue Engineering Scaffolding Materials [278-280].Ohkika et al.natagpuan na ang timpla ng gawgaw at PBSA ay napaka-promising.Kapag ang nilalaman ng starch ay 5-30%, ang pagtaas ng nilalaman ng mga butil ng almirol ay maaaring tumaas ang modulus at mabawasan ang tensile stress at pagpahaba sa break [281,282].Ang hydrophobic aliphatic polyester ay thermodynamically incompatible sa hydrophilic starch, at ang iba't ibang compatibilizer at additives ay karaniwang idinaragdag upang mapabuti ang phase interface sa pagitan ng starch at polyester.Szadkowska, Ferri, at Li et al.pinag-aralan ang mga epekto ng silanol-based plasticizers, maleic anhydride linseed oil, at functionalized vegetable oil derivatives sa istraktura at mga katangian ng starch/PLA complexes, ayon sa pagkakabanggit [283-285].Ortega-Toro, Yu et al.gumamit ng citric acid at diphenylmethane diisocyanate upang itugma ang starch/PCL compound at starch/PBSA compound, ayon sa pagkakabanggit, upang mapabuti ang mga materyal na katangian at katatagan [286, 287].

Sa mga nagdaang taon, parami nang parami ang mga pananaliksik na ginawa sa pagsasama-sama ng almirol sa mga natural na polimer tulad ng mga protina, polysaccharides at lipid.Pinag-aralan ni Teklehaimanot, Sahin-Nadeen at Zhang et al ang mga katangian ng physicochemical ng starch/zein, starch/whey protein at starch/gelatin complexes, ayon sa pagkakabanggit, at lahat ng mga resulta ay nakakamit ng magagandang resulta, na maaaring mailapat sa mga biomaterial at kapsula ng pagkain [52, 288, 289].Lozanno-Navarro, Talon at Ren et al.pinag-aralan ang light transmittance, mechanical properties, antibacterial properties at chitosan concentration ng starch/chitosan composite films, ayon sa pagkakabanggit, at nagdagdag ng natural extracts, tea polyphenols at iba pang natural na antibacterial agent upang mapabuti ang antibacterial effect ng composite film.Ang mga resulta ng pananaliksik ay nagpapakita na ang starch/chitosan composite film ay may malaking potensyal sa aktibong packaging ng pagkain at gamot [290-292].Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis, at Zhang et al.pinag-aralan ang mga katangian ng starch/cellulose nanocrystals, starch/carboxymethylcellulose, starch/methylcellulose, at starch/hydroxypropylmethylcellulose composite films, ayon sa pagkakabanggit, at ang mga pangunahing aplikasyon sa edible/biodegradable packaging materials [293-295].Dafe, Jumaidin at Lascombes et al.pinag-aralan ang mga compound ng starch/food gum tulad ng starch/pectin, starch/agar at starch/carrageenan, pangunahing ginagamit sa larangan ng food at food packaging [296-298].Ang physicochemical properties ng tapioca starch/corn oil, starch/lipid complexes ay pinag-aralan ni Perez, De et al., pangunahin upang gabayan ang proseso ng produksyon ng mga extruded na pagkain [299, 300].

1.3.4.3 Pagsasama-sama ng hydroxypropyl methylcellulose at starch

Sa kasalukuyan, walang maraming pag-aaral sa compound system ng HPMC at starch sa bahay at sa ibang bansa, at karamihan sa kanila ay nagdaragdag ng maliit na halaga ng HPMC sa starch matrix upang mapabuti ang aging phenomenon ng starch.Jimenez et al.ginamit ang HPMC upang bawasan ang pagtanda ng katutubong almirol upang mapabuti ang pagkamatagusin ng mga lamad ng almirol.Ang mga resulta ay nagpakita na ang pagdaragdag ng HPMC ay nabawasan ang pagtanda ng almirol at nadagdagan ang flexibility ng composite membrane.Ang oxygen permeability ng composite membrane ay makabuluhang nadagdagan, ngunit ang hindi tinatagusan ng tubig na pagganap ay hindi.Magkano ang nagbago [301].Villacres, Basch et al.pinagsama ang HPMC at tapioca starch upang maghanda ng HPMC/starch composite film packaging materials, at pinag-aralan ang plasticizing effect ng glycerin sa composite film at ang mga epekto ng potassium sorbate at nisin sa antibacterial properties ng composite film.Ang mga resulta Ipinapakita nito na sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC, ang elastic modulus at tensile strength ng composite film ay nadagdagan, ang pagpahaba sa break ay nabawasan, at ang water vapor permeability ay may maliit na epekto;Ang potassium sorbate at nisin ay maaaring parehong mapabuti ang composite film.Ang antibacterial effect ng dalawang antibacterial agent ay mas mahusay kapag ginamit nang magkasama [112, 302].Ortega-Toro et al.pinag-aralan ang mga katangian ng HPMC/starch hot-pressed composite membranes, at pinag-aralan ang epekto ng citric acid sa mga katangian ng composite membranes.Ang mga resulta ay nagpakita na ang HPMC ay nagkalat sa tuluy-tuloy na yugto ng almirol, at ang parehong citric acid at HPMC ay nagkaroon ng epekto sa pagtanda ng almirol.sa isang tiyak na antas ng pagsugpo [139].Ayorinde et al.gumamit ng HPMC/starch composite film para sa coating ng oral amlodipine, at ang mga resulta ay nagpakita na ang disintegration time at release rate ng composite film ay napakahusay [303].

Zhao Ming et al.pinag-aralan ang epekto ng starch sa water retention rate ng HPMC films, at ang mga resulta ay nagpakita na ang starch at HPMC ay may isang tiyak na synergistic effect, na nagresulta sa isang pangkalahatang pagtaas sa water retention rate [304].Zhang et al.pinag-aralan ang mga katangian ng pelikula ng HPMC/HPS compound at ang mga rheological na katangian ng solusyon.Ang mga resulta ay nagpapakita na ang HPMC/HPS compound system ay may tiyak na compatibility, ang compound membrane performance ay mabuti, at ang rheological properties ng HPS hanggang HPMC ay may magandang epekto sa pagbabalanse [305, 306].Mayroong ilang mga pag-aaral sa HPMC/starch compound system na may mataas na nilalaman ng HPMC, at karamihan sa mga ito ay nasa mababaw na pagsasaliksik sa pagganap, at ang teoretikal na pananaliksik sa compound system ay medyo kulang, lalo na ang gel ng HPMC/HPS cold-heat reversed -phase composite gel.Ang mga mekanikal na pag-aaral ay nasa blangko pa rin.

1.4 Rheology ng mga polymer complex

Sa proseso ng pagproseso ng mga polymer na materyales, ang daloy at pagpapapangit ay hindi maiiwasang magaganap, at ang rheology ay ang agham na nag-aaral sa mga batas ng daloy at pagpapapangit ng mga materyales [307].Ang daloy ay isang pag-aari ng mga likidong materyales, habang ang pagpapapangit ay isang pag-aari ng mga solid (kristal) na materyales.Ang pangkalahatang paghahambing ng daloy ng likido at solidong pagpapapangit ay ang mga sumusunod:

Sa mga praktikal na pang-industriya na aplikasyon ng mga polymer na materyales, ang kanilang lagkit at viscoelasticity ay tumutukoy sa kanilang pagganap sa pagproseso.Sa proseso ng pagproseso at paghubog, na may pagbabago sa rate ng paggugupit, ang lagkit ng mga materyales ng polimer ay maaaring magkaroon ng isang malaking magnitude ng ilang mga order ng magnitude.Baguhin [308].Ang mga rheological na katangian tulad ng lagkit at shear thinning ay direktang nakakaapekto sa kontrol ng pumping, perfusion, dispersion at pag-spray sa panahon ng pagproseso ng mga polymer na materyales, at ang mga pinakamahalagang katangian ng mga polymer na materyales.

1.4.1 Viscoelasticity ng polymers

Sa ilalim ng panlabas na puwersa, ang likidong polimer ay hindi lamang maaaring dumaloy, ngunit nagpapakita rin ng pagpapapangit, na nagpapakita ng isang uri ng "viscoelasticity" na pagganap, at ang kakanyahan nito ay ang magkakasamang buhay ng "solid-liquid two-phase" [309].Gayunpaman, ang viscoelasticity na ito ay hindi linear viscoelasticity sa maliliit na deformation, ngunit nonlinear viscoelasticity kung saan ang materyal ay nagpapakita ng malalaking deformation at matagal na stress [310].

Ang natural na polysaccharide aqueous solution ay tinatawag ding hydrosol.Sa dilute solution, ang polysaccharide macromolecules ay nasa anyo ng mga coils na hiwalay sa isa't isa.Kapag tumaas ang konsentrasyon sa isang tiyak na halaga, ang mga macromolecular coils ay nagsasangkot at nagsasapawan sa isa't isa.Ang halaga ay tinatawag na kritikal na konsentrasyon [311].Sa ibaba ng kritikal na konsentrasyon, ang lagkit ng solusyon ay medyo mababa, at hindi ito apektado ng shear rate, na nagpapakita ng Newtonian fluid na pag-uugali;kapag naabot ang kritikal na konsentrasyon, ang mga macromolecule na orihinal na gumagalaw sa paghihiwalay ay magsisimulang magkasalungat sa isa't isa, at ang lagkit ng solusyon ay tumataas nang malaki.dagdagan [312];habang kapag ang konsentrasyon ay lumampas sa kritikal na konsentrasyon, ang shear thinning ay sinusunod at ang solusyon ay nagpapakita ng non-Newtonian fluid behavior [245].

Ang ilang mga hydrosol ay maaaring bumuo ng mga gel sa ilalim ng ilang mga kundisyon, at ang kanilang mga viscoelastic na katangian ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng storage modulus G', loss modulus G” at ang kanilang frequency dependence.Ang modulus ng imbakan ay tumutugma sa pagkalastiko ng system, habang ang modulus ng pagkawala ay tumutugma sa lagkit ng system [311].Sa mga dilute na solusyon, walang gusot sa pagitan ng mga molekula, kaya sa malawak na hanay ng mga frequency, ang G′ ay mas maliit kaysa sa G″, at nagpakita ng malakas na frequency dependence.Dahil ang G′ at G″ ay proporsyonal sa dalas na ω at ang parisukat nito, ayon sa pagkakabanggit, kapag mas mataas ang dalas, G′ > G″.Kapag ang konsentrasyon ay mas mataas kaysa sa kritikal na konsentrasyon, ang G′ at G″ ay mayroon pa ring frequency dependence.Kapag ang frequency ay mas mababa, G′ < G″, at ang frequency ay unti-unting tumataas, ang dalawa ay tatawid, at babalik sa G′ > sa mataas na frequency na rehiyon G”.

Ang kritikal na punto kung saan ang isang natural na polysaccharide hydrosol ay nagiging gel ay tinatawag na gel point.Mayroong maraming mga kahulugan ng gel point, at ang pinakakaraniwang ginagamit ay ang kahulugan ng dynamic na viscoelasticity sa rheology.Kapag ang storage modulus G′ ng system ay katumbas ng loss modulus G″, ito ang gel point, at G′ > G″ Gel formation [312, 313].

Ang ilang mga natural na polysaccharide molecules ay bumubuo ng mahinang mga asosasyon, at ang kanilang gel structure ay madaling masira, at ang G' ay bahagyang mas malaki kaysa sa G", na nagpapakita ng mas mababang frequency dependence;habang ang ilang mga natural na polysaccharide molecule ay maaaring bumuo ng matatag na cross-linking na mga rehiyon, na Ang gel structure ay mas malakas, G′ ay mas malaki kaysa sa G″, at walang frequency dependence [311].

1.4.2 Rheological na pag-uugali ng mga polymer complex

Para sa isang ganap na katugmang sistema ng polymer compound, ang tambalan ay isang homogenous na sistema, at ang viscoelasticity nito sa pangkalahatan ay ang kabuuan ng mga katangian ng isang polymer, at ang viscoelasticity nito ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng simpleng empirical rules [314].Napatunayan ng pagsasanay na ang homogenous na sistema ay hindi nakakatulong sa pagpapabuti ng mga mekanikal na katangian nito.Sa kabaligtaran, ang ilang mga kumplikadong sistema na may mga istrukturang pinaghihiwalay ng phase ay may mahusay na pagganap [315].

Ang compatibility ng isang partially compatible compound system ay maaapektuhan ng mga salik gaya ng system compound ratio, shear rate, temperatura at component structure, na nagpapakita ng compatibility o phase separation, at ang paglipat mula sa compatibility sa phase separation ay hindi maiiwasan.humahantong sa mga makabuluhang pagbabago sa viscoelasticity ng system [316, 317].Sa mga nagdaang taon, maraming mga pag-aaral sa viscoelastic na pag-uugali ng bahagyang katugmang mga polymer complex system.Ipinapakita ng pananaliksik na ang rheological na pag-uugali ng compound system sa compatibility zone ay nagpapakita ng mga katangian ng homogenous na sistema.Sa phase separation zone, ang rheological na pag-uugali ay ganap na naiiba mula sa homogenous zone at lubhang kumplikado.

Ang pag-unawa sa mga rheological na katangian ng compounding system sa ilalim ng iba't ibang konsentrasyon, compounding ratios, shear rate, temperatura, atbp. ay may malaking kahalagahan para sa tamang pagpili ng teknolohiya sa pagpoproseso, makatuwirang disenyo ng mga formula, mahigpit na kontrol sa kalidad ng produkto, at naaangkop na pagbawas ng produksyon. pagkonsumo ng enerhiya.[309].Halimbawa, para sa mga materyal na sensitibo sa temperatura, ang lagkit ng materyal ay maaaring baguhin sa pamamagitan ng pagsasaayos ng temperatura.At pagbutihin ang pagganap ng pagproseso;maunawaan ang shear thinning zone ng materyal, piliin ang naaangkop na shear rate upang makontrol ang pagganap ng pagproseso ng materyal, at pagbutihin ang kahusayan sa produksyon.

1.4.3 Mga salik na nakakaapekto sa mga rheological na katangian ng tambalan

1.4.3.1 Komposisyon

Ang pisikal at kemikal na mga katangian at panloob na istraktura ng compound system ay isang komprehensibong pagmuni-muni ng pinagsamang kontribusyon ng mga katangian ng bawat bahagi at ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga bahagi.Samakatuwid, ang pisikal at kemikal na mga katangian ng bawat bahagi mismo ay may mapagpasyang papel sa compound system.Ang antas ng pagiging tugma sa pagitan ng iba't ibang polimer ay malawak na nag-iiba, ang ilan ay napakatugma, at ang ilan ay halos ganap na hindi magkatugma.

1.4.3.2 Ang ratio ng compound system

Ang viscoelasticity at mekanikal na katangian ng polymer compound system ay magbabago nang malaki sa pagbabago ng compound ratio.Ito ay dahil tinutukoy ng compound ratio ang kontribusyon ng bawat bahagi sa compound system, at nakakaapekto rin sa bawat bahagi.pakikipag-ugnayan at pamamahagi ng bahagi.Xie Yajie et al.pinag-aralan ang chitosan/hydroxypropyl cellulose at nalaman na ang lagkit ng compound ay tumaas nang malaki sa pagtaas ng hydroxypropyl cellulose content [318].Zhang Yayuan et al.pinag-aralan ang complex ng xanthan gum at corn starch at nalaman na kapag ang ratio ng xanthan gum ay 10%, ang consistency coefficient, yield stress at fluid index ng complex system ay tumaas nang malaki.Malinaw [319].

1.4.3.3 Shear rate

Karamihan sa mga likidong polimer ay mga pseudoplastic na likido, na hindi umaayon sa batas ng daloy ng Newton.Ang pangunahing tampok ay ang lagkit ay karaniwang hindi nagbabago sa ilalim ng mababang paggugupit, at ang lagkit ay bumababa nang husto sa pagtaas ng rate ng paggugupit [308, 320].Ang curve ng daloy ng polymer liquid ay maaaring halos nahahati sa tatlong rehiyon: low shear Newtonian region, shear thinning region at high shear stability region.Kapag ang shear rate ay nagiging zero, ang stress at strain ay nagiging linear, at ang daloy ng pag-uugali ng likido ay katulad ng sa isang Newtonian fluid.Sa oras na ito, ang lagkit ay may posibilidad sa isang tiyak na halaga, na tinatawag na zero-shear viscosity η0.Ang η0 ay sumasalamin sa maximum na oras ng pagpapahinga ng materyal at isang mahalagang parameter ng mga materyales ng polimer, na nauugnay sa average na bigat ng molekular ng polimer at ang activation energy ng malapot na daloy.Sa shear thinning zone, ang lagkit ay unti-unting bumababa sa pagtaas ng shear rate, at ang phenomenon ng "shear thinning" ay nangyayari.Ang zone na ito ay isang tipikal na flow zone sa pagproseso ng mga polymer na materyales.Sa rehiyon ng mataas na katatagan ng paggugupit, habang patuloy na tumataas ang rate ng paggugupit, ang lagkit ay may posibilidad na isa pang pare-pareho, ang walang katapusang lagkit ng paggugupit η∞, ngunit kadalasang mahirap maabot ang rehiyong ito.

1.4.3.4 Temperatura

Direktang nakakaapekto ang temperatura sa intensity ng random na thermal motion ng mga molekula, na maaaring makabuluhang makaapekto sa intermolecular na pakikipag-ugnayan gaya ng diffusion, molecular chain orientation, at entanglement.Sa pangkalahatan, sa panahon ng daloy ng mga materyales ng polimer, ang paggalaw ng mga molecular chain ay isinasagawa sa mga segment;habang tumataas ang temperatura, tumataas ang libreng volume, at bumababa ang resistensya ng daloy ng mga segment, kaya bumababa ang lagkit.Gayunpaman, para sa ilang mga polymer, habang tumataas ang temperatura, ang hydrophobic association ay nangyayari sa pagitan ng mga chain, kaya ang lagkit ay tumataas sa halip.

Ang iba't ibang polymer ay may iba't ibang antas ng sensitivity sa temperatura, at ang parehong mataas na polimer ay may iba't ibang epekto sa pagganap ng mekanismo nito sa iba't ibang mga saklaw ng temperatura.

1.5 Kahalagahan ng pananaliksik, layunin ng pananaliksik at nilalaman ng pananaliksik ng paksang ito

1.5.1 Kahalagahan ng pananaliksik

Bagama't ang HPMC ay isang ligtas at nakakain na materyal na malawakang ginagamit sa larangan ng pagkain at gamot, mayroon itong mahusay na pagbubuo ng pelikula, dispersing, pampalapot, at pag-stabilize ng mga katangian.Ang HPMC film ay mayroon ding magandang transparency, oil barrier properties, at mechanical properties.Gayunpaman, ang mataas na presyo nito (mga 100,000/tonelada) ay naglilimita sa malawak na paggamit nito, kahit na sa mas mataas na halaga ng mga aplikasyon sa parmasyutiko tulad ng mga kapsula.Bilang karagdagan, ang HPMC ay isang thermally induced gel, na umiiral sa isang solusyon na estado na may mababang lagkit sa mababang temperatura, at maaaring bumuo ng malapot na solid-like na gel sa mataas na temperatura, kaya ang mga proseso ng pagproseso tulad ng coating, spraying at paglubog ay dapat itong dalhin. sa mataas na temperatura, na nagreresulta sa mataas na pagkonsumo ng enerhiya sa produksyon at mataas na gastos sa produksyon.Ang mga katangian tulad ng mas mababang lagkit at lakas ng gel ng HPMC sa mababang temperatura ay binabawasan ang kakayahang maproseso ng HPMC sa maraming mga aplikasyon.

Sa kabaligtaran, ang HPS ay isang murang (mga 20,000/tonelada) na materyal na nakakain na malawakang ginagamit din sa larangan ng pagkain at gamot.Ang dahilan kung bakit napakamahal ng HPMC ay ang hilaw na materyal na cellulose na ginamit sa paghahanda ng HPMC ay mas mahal kaysa sa hilaw na materyal na almirol na ginamit sa paghahanda ng HPS.Bilang karagdagan, ang HPMC ay pinagsama ng dalawang substituent, hydroxypropyl at methoxy.Dahil dito, napakakomplikado ng proseso ng paghahanda, kaya mas mataas ang presyo ng HPMC kaysa sa HPS.Inaasahan ng proyektong ito na palitan ang ilan sa mga mamahaling HPMC ng mababang presyo ng HPS, at bawasan ang presyo ng produkto batay sa pagpapanatili ng mga katulad na function.

Bilang karagdagan, ang HPS ay isang malamig na gel, na umiiral sa isang viscoelastic gel na estado sa mababang temperatura at bumubuo ng isang dumadaloy na solusyon sa mataas na temperatura.Samakatuwid, ang pagdaragdag ng HPS sa HPMC ay maaaring mabawasan ang gel temperature ng HPMC at mapataas ang lagkit nito sa mababang temperatura.at lakas ng gel, pagpapabuti ng kakayahang maproseso nito sa mababang temperatura.Bukod dito, ang HPS edible film ay may magandang oxygen barrier properties, kaya ang pagdaragdag ng HPS sa HPMC ay maaaring mapabuti ang oxygen barrier properties ng edible film.

Sa buod, ang kumbinasyon ng HPMC at HPS: Una, ito ay may mahalagang teoretikal na kahalagahan.Ang HPMC ay isang mainit na gel, at ang HPS ay isang malamig na gel.Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng dalawa, mayroong theoretically isang transition point sa pagitan ng mainit at malamig na gels.Ang pagtatatag ng HPMC/HPS cold and hot gel compound system at ang mekanismong pananaliksik nito ay maaaring magbigay ng bagong paraan para sa pagsasaliksik ng ganitong uri ng malamig at mainit na reversed-phase gel compound system，nagtatag ng teoretikal na patnubay.Pangalawa, maaari itong mabawasan ang mga gastos sa produksyon at mapabuti ang kita ng produkto.Sa pamamagitan ng kumbinasyon ng HPS at HPMC, ang gastos sa produksyon ay maaaring mabawasan sa mga tuntunin ng hilaw na materyales at pagkonsumo ng enerhiya sa produksyon, at ang tubo ng produkto ay maaaring lubos na mapabuti.Pangatlo, mapapabuti nito ang pagganap ng pagproseso at mapalawak ang aplikasyon.Ang pagdaragdag ng HPS ay maaaring tumaas ang konsentrasyon at lakas ng gel ng HPMC sa mababang temperatura, at mapabuti ang pagganap ng pagproseso nito sa mababang temperatura.Bilang karagdagan, ang pagganap ng produkto ay maaaring mapabuti.Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng HPS upang ihanda ang edible composite film ng HPMC/HPS, ang mga katangian ng oxygen barrier ng edible film ay maaaring mapabuti.

Ang compatibility ng polymer compound system ay maaaring direktang matukoy ang microscopic morphology at komprehensibong katangian ng compound, lalo na ang mga mekanikal na katangian.Samakatuwid, napakahalagang pag-aralan ang compatibility ng HPMC/HPS compound system.Parehong ang HPMC at HPS ay hydrophilic polysaccharides na may parehong structural unit-glucose at binago ng parehong functional group na hydroxypropyl, na lubos na nagpapabuti sa compatibility ng HPMC/HPS compound system.Gayunpaman, ang HPMC ay isang malamig na gel at ang HPS ay isang mainit na gel, at ang kabaligtaran na pag-uugali ng gel ng dalawa ay humahantong sa phase separation phenomenon ng HPMC/HPS compound system.Sa buod, ang phase morphology at phase transition ng HPMC/HPS cold-hot gel composite system ay medyo kumplikado, kaya ang compatibility at phase separation ng system na ito ay magiging lubhang kawili-wili.

Ang morphological na istraktura at rheological na pag-uugali ng mga polymer complex system ay magkakaugnay.Sa isang banda, ang rheological na pag-uugali sa panahon ng pagproseso ay magkakaroon ng malaking epekto sa morphological structure ng system;sa kabilang banda, ang rheological na pag-uugali ng sistema ay maaaring tumpak na sumasalamin sa mga pagbabago sa morphological na istraktura ng system.Samakatuwid, napakahalaga na pag-aralan ang mga rheological na katangian ng HPMC/HPS compound system para sa paggabay sa produksyon, pagproseso at kontrol sa kalidad.

Ang mga macroscopic na katangian tulad ng morphological structure, compatibility at rheology ng HPMC/HPS cold and hot gel compound system ay dynamic, at apektado ng isang serye ng mga kadahilanan tulad ng solution concentration, compounding ratio, shear rate at temperatura.Ang ugnayan sa pagitan ng microscopic morphological structure at ng macroscopic properties ng composite system ay maaaring i-regulate sa pamamagitan ng pagkontrol sa morphological structure at compatibility ng composite system.

1.5.2 Layunin ng pananaliksik

Ang HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel compound system ay binuo, ang mga rheological na katangian nito ay pinag-aralan, at ang mga epekto ng pisikal at kemikal na istraktura ng mga bahagi, compounding ratio at mga kondisyon ng pagproseso sa mga rheological na katangian ng system ay ginalugad.Ang nakakain na composite film ng HPMC/HPS ay inihanda, at ang mga macroscopic na katangian tulad ng mga mekanikal na katangian, air permeability at optical properties ng pelikula ay pinag-aralan, at ang mga nakakaimpluwensyang salik at mga batas ay ginalugad.Sistematikong pag-aralan ang phase transition, compatibility at phase separation ng HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel complex system, galugarin ang mga salik at mekanismong nakakaimpluwensya nito, at itatag ang kaugnayan sa pagitan ng microscopic morphological structure at macroscopic properties.Ang morphological structure at compatibility ng composite system ay ginagamit upang kontrolin ang mga katangian ng composite materials.

1.5.3 Nilalaman ng pananaliksik

Upang makamit ang inaasahang layunin ng pananaliksik, gagawin ng papel na ito ang sumusunod na pananaliksik:

(1) Bumuo ng HPMC/HPS malamig at mainit na reversed-phase gel compound system, at gumamit ng rheometer upang pag-aralan ang mga rheological na katangian ng compound solution, lalo na ang mga epekto ng konsentrasyon, compounding ratio at shear rate sa lagkit at flow index ng ang compound system.Ang impluwensya at batas ng mga rheological na katangian tulad ng thixotropy at thixotropy ay sinisiyasat, at ang mekanismo ng pagbuo ng malamig at mainit na composite gel ay paunang ginalugad.

(2) Ang HPMC/HPS edible composite film ay inihanda, at ang pag-scan ng electron microscope ay ginamit upang pag-aralan ang impluwensya ng mga likas na katangian ng bawat bahagi at ang ratio ng komposisyon sa microscopic morphology ng composite film;ginamit ang mechanical property tester upang pag-aralan ang mga likas na katangian ng bawat bahagi, ang komposisyon ng composite film Ang impluwensya ng ratio at environment relative humidity sa mechanical properties ng composite film;ang paggamit ng oxygen transmission rate tester at UV-Vis spectrophotometer upang pag-aralan ang mga epekto ng mga likas na katangian ng mga bahagi at ang compound ratio sa oxygen at light transmission properties ng composite film Ang compatibility at phase separation ng HPMC/HPS cold- Ang mainit na inverse gel composite system ay pinag-aralan sa pamamagitan ng pag-scan ng electron microscopy, thermogravimetric analysis at dynamic na thermomechanical analysis.

(3) Ang relasyon sa pagitan ng microscopic morphology at mekanikal na katangian ng HPMC/HPS cold-hot inverse gel composite system ay naitatag.Ang nakakain na composite film ng HPMC/HPS ay inihanda, at ang impluwensya ng compound concentration at compound ratio sa phase distribution at phase transition ng sample ay pinag-aralan ng optical microscope at iodine dyeing method;Ang panuntunan ng impluwensya ng compound concentration at compound ratio sa mga mekanikal na katangian at light transmission properties ng mga sample ay itinatag.Ang ugnayan sa pagitan ng microstructure at mekanikal na katangian ng HPMC/HPS cold-hot inverse gel composite system ay sinisiyasat.

(4) Mga epekto ng HPS substitution degree sa rheological properties at gel properties ng HPMC/HPS cold-hot reversed-phase gel composite system.Ang mga epekto ng HPS substitution degree, shear rate at temperatura sa lagkit at iba pang rheological properties ng compound system, pati na rin ang gel transition point, modulus frequency dependence at iba pang mga katangian ng gel at ang kanilang mga batas ay pinag-aralan sa pamamagitan ng paggamit ng rheometer.Ang pamamahagi ng phase na nakasalalay sa temperatura at paglipat ng phase ng mga sample ay pinag-aralan sa pamamagitan ng paglamlam ng yodo, at ang mekanismo ng gelation ng HPMC/HPS cold-hot reversed-phase gel complex system ay inilarawan.

(5) Mga epekto ng chemical structure modification ng HPS sa macroscopic properties at compatibility ng HPMC/HPS cold-hot reversed-phase gel composite system.Ang edible composite film ng HPMC/HPS ay inihanda, at ang epekto ng HPS hydroxypropyl substitution degree sa crystal structure at micro-domain structure ng composite film ay pinag-aralan ng synchrotron radiation small-angle X-ray scattering technology.Ang batas ng impluwensya ng HPS hydroxypropyl substitution degree sa mekanikal na katangian ng composite membrane ay pinag-aralan ng mechanical property tester;ang batas ng impluwensya ng antas ng pagpapalit ng HPS sa oxygen permeability ng composite membrane ay pinag-aralan ng oxygen permeability tester;ang HPS hydroxypropyl Impluwensya ng antas ng pagpapalit ng grupo sa thermal stability ng HPMC/HPS composite films.

Kabanata 2 Rheological na pag-aaral ng HPMC/HPS compound system

Ang mga nakakain na pelikulang nakabatay sa natural na polimer ay maaaring ihanda sa pamamagitan ng medyo simpleng paraan ng basa [321].Una, ang polimer ay dissolved o dispersed sa liquid phase upang maghanda ng isang nakakain na film-forming liquid o film-forming suspension, at pagkatapos ay puro sa pamamagitan ng pag-alis ng solvent.Dito, ang operasyon ay karaniwang ginagawa sa pamamagitan ng pagpapatuyo sa bahagyang mas mataas na temperatura.Karaniwang ginagamit ang prosesong ito upang makagawa ng mga naka-pack na edible film, o para direktang balutin ang produkto ng solusyon na bumubuo ng pelikula sa pamamagitan ng paglubog, pagsipilyo o pagsabog.Ang disenyo ng edible film processing ay nangangailangan ng pagkuha ng tumpak na rheological data ng film-forming liquid, na may malaking kahalagahan para sa kontrol ng kalidad ng produkto ng mga nakakain na packaging film at coatings [322].

Ang HPMC ay isang thermal adhesive, na bumubuo ng isang gel sa mataas na temperatura at nasa estado ng solusyon sa mababang temperatura.Ang katangian ng thermal gel na ito ay ginagawang napakababa ng lagkit nito sa mababang temperatura, na hindi nakakatulong sa mga partikular na proseso ng produksyon tulad ng paglubog, pagsipilyo at paglubog.operasyon, na nagreresulta sa mahinang proseso sa mababang temperatura.Sa kabaligtaran, ang HPS ay isang malamig na gel, isang malapot na estado ng gel sa mababang temperatura, at isang mataas na temperatura.Isang estado ng mababang lagkit na solusyon.Samakatuwid, sa pamamagitan ng kumbinasyon ng dalawa, ang mga rheological na katangian ng HPMC tulad ng lagkit sa mababang temperatura ay maaaring balansehin sa isang tiyak na lawak.

Nakatuon ang kabanatang ito sa mga epekto ng konsentrasyon ng solusyon, ratio ng compounding at temperatura sa mga rheological na katangian tulad ng zero-shear viscosity, flow index at thixotropy ng HPMC/HPS cold-hot inverse gel compound system.Ang panuntunan sa karagdagan ay ginagamit upang paunang pag-usapan ang pagiging tugma ng compound system.

2.2 Eksperimental na paraan

2.2.1 Paghahanda ng HPMC/HPS compound solution

Timbangin muna ang HPMC at HPS dry powder, at ihalo ayon sa 15% (w/w) na konsentrasyon at iba't ibang ratio na 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10;pagkatapos ay magdagdag ng 70 °C Sa C na tubig, haluin nang mabilis sa loob ng 30 min sa 120 rpm/min upang ganap na ma-disperse ang HPMC;pagkatapos ay painitin ang solusyon sa itaas 95 °C, pukawin mabilis para sa 1 h sa parehong bilis upang ganap na gelatinize HPS;Ang gelatinization ay nakumpleto Pagkatapos nito, ang temperatura ng solusyon ay mabilis na nabawasan sa 70 °C, at ang HPMC ay ganap na natunaw sa pamamagitan ng pagpapakilos sa isang mabagal na bilis ng 80 rpm/min sa loob ng 40 min.(Lahat ng w/w sa artikulong ito ay: dry basis mass ng sample/kabuuang masa ng solusyon).

2.2.2 Rheological properties ng HPMC/HPS compound system

2.2.2.1 Prinsipyo ng rheological analysis

Ang rotational rheometer ay nilagyan ng isang pares ng pataas at pababang parallel clamp, at ang simpleng shear flow ay maaaring maisakatuparan sa pamamagitan ng relatibong paggalaw sa pagitan ng mga clamp.Maaaring masuri ang rheometer sa step mode, flow mode at oscillation mode: sa step mode, ang rheometer ay maaaring maglapat ng transient stress sa sample, na pangunahing ginagamit upang subukan ang lumilipas na katangian na tugon at steady-state na oras ng sample.Pagsusuri at viscoelastic na tugon tulad ng stress relaxation, creep at recovery;sa flow mode, ang rheometer ay maaaring maglapat ng linear stress sa sample, na pangunahing ginagamit upang subukan ang dependence ng lagkit ng sample sa shear rate at ang dependence ng lagkit sa temperatura at thixotropy;sa oscillation mode, ang rheometer ay maaaring makabuo ng sinusoidal alternating oscillating stress, na pangunahing ginagamit para sa pagtukoy ng linear viscoelastic region, thermal stability evaluation at gelation temperature ng sample.

2.2.2.2 Paraan ng pagsubok sa flow mode

Ang isang parallel plate fixture na may diameter na 40 mm ay ginamit, at ang plate spacing ay nakatakda sa 0.5 mm.

1. Nagbabago ang lagkit sa paglipas ng panahon.Ang temperatura ng pagsubok ay 25 °C, ang shear rate ay 800 s-1, at ang oras ng pagsubok ay 2500 s.

2. Ang lagkit ay nag-iiba sa shear rate.Test temperature 25 °C, pre-shear rate 800 s-1, pre-shear time 1000 s;shear rate 10²-10³s.

Ang shear stress (τ ) at shear rate (γ) ay sumusunod sa Ostwald-de Waele power law:

̇τ=K.γ n (2-1)

kung saan ang τ ay ang shear stress, Pa;

Ang γ ay ang shear rate, s-1;

n ay ang index ng pagkatubig;

K ay ang koepisyent ng lagkit, Pa·sn.

Ang relasyon sa pagitan ng lagkit (ŋ) ng polymer solution at ang shear rate (γ) ay maaaring mailagay ng carren modulus:

Sa kanila,ŋ0shear lagkit, Pa s;

ŋ∞ay ang walang katapusang gupit na lapot, Pa s;

λay ang oras ng pagpapahinga, s;

n ay ang shear thinning index；

3. Tatlong yugto ng pamamaraan ng pagsubok sa thixotropy.Ang temperatura ng pagsubok ay 25 °C, a.Ang nakatigil na yugto, ang shear rate ay 1 s-1, at ang oras ng pagsubok ay 50 s;b.Ang yugto ng paggugupit, ang rate ng paggugupit ay 1000 s-1, at ang oras ng pagsubok ay 20 s;c.Ang proseso ng pagbawi ng istraktura, ang shear rate ay 1 s-1, at ang oras ng pagsubok ay 250 s.

Sa proseso ng pagbawi ng istraktura, ang antas ng pagbawi ng istraktura pagkatapos ng iba't ibang oras ng pagbawi ay ipinahayag ng rate ng pagbawi ng lagkit:

DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100%

Sa kanila,ŋt ay ang lagkit sa structural recovery time ts, Pa s;

hŋay ang lagkit sa dulo ng unang yugto, Pa s.

2.3 Mga Resulta at Talakayan

2.3.1 Ang epekto ng shear time sa mga rheological na katangian ng compound system

Sa isang pare-parehong rate ng paggugupit, ang maliwanag na lagkit ay maaaring magpakita ng iba't ibang mga uso sa pagtaas ng oras ng paggugupit.Ipinapakita ng Figure 2-1 ang isang tipikal na curve ng lagkit laban sa oras sa isang HPMC/HPS compound system.Makikita mula sa figure na sa pagpapalawig ng oras ng paggugupit, ang maliwanag na lagkit ay patuloy na bumababa.Kapag ang oras ng paggugupit ay umabot sa halos 500 s, ang lagkit ay umabot sa isang matatag na estado, na nagpapahiwatig na ang lagkit ng compound system sa ilalim ng high-speed shearing ay may isang tiyak na halaga.Ang pagdepende sa oras ng, iyon ay, ang thixotropy ay ipinapakita sa loob ng isang tiyak na hanay ng oras.

Samakatuwid, kapag pinag-aaralan ang pagkakaiba-iba ng batas ng lagkit ng compound system na may shear rate, bago ang real steady-state shear test, kinakailangan ang isang tiyak na panahon ng high-speed pre-shearing upang maalis ang impluwensya ng thixotropy sa compound system .Kaya, ang batas ng pagkakaiba-iba ng lagkit na may rate ng paggugupit bilang isang solong kadahilanan ay nakuha.Sa eksperimentong ito, ang lagkit ng lahat ng sample ay umabot sa steady state bago ang 1000 s sa isang mataas na shear rate na 800 1/s sa oras, na hindi naka-plot dito.Samakatuwid, sa hinaharap na pang-eksperimentong disenyo, ang pre-shearing para sa 1000 s sa isang mataas na rate ng paggugupit na 800 1/s ay pinagtibay upang maalis ang epekto ng thixotropy ng lahat ng mga sample.

2.3.2 Ang epekto ng konsentrasyon sa mga rheological na katangian ng compound system

Sa pangkalahatan, ang lagkit ng mga solusyon sa polimer ay tumataas sa pagtaas ng konsentrasyon ng solusyon.Ipinapakita ng Figure 2-2 ang epekto ng konsentrasyon sa dependence ng shear rate ng lagkit ng mga formulation ng HPMC/HPS.Mula sa figure, makikita natin na sa parehong rate ng paggugupit, ang lagkit ng compound system ay unti-unting tumataas sa pagtaas ng konsentrasyon ng solusyon.Ang lagkit ng mga solusyon sa tambalang HPMC/HPS na may iba't ibang konsentrasyon ay unti-unting nabawasan sa pagtaas ng rate ng paggugupit, na nagpapakita ng halatang shear thinning phenomenon, na nagpahiwatig na ang mga compound na solusyon na may iba't ibang konsentrasyon ay kabilang sa mga pseudoplastic na likido.Gayunpaman, ang pag-asa sa rate ng paggugupit ng lagkit ay nagpakita ng ibang kalakaran sa pagbabago ng konsentrasyon ng solusyon.Kapag mababa ang konsentrasyon ng solusyon, maliit ang shear thinning phenomenon ng composite solution;sa pagtaas ng konsentrasyon ng solusyon, mas halata ang shear thinning phenomenon ng composite solution.

2.3.2.1 Epekto ng konsentrasyon sa zero shear viscosity ng compound system

Ang mga curve ng viscosity-shear rate ng compound system sa iba't ibang konsentrasyon ay nilagyan ng modelong Carren, at ang zero-shear viscosity ng compound solution ay na-extrapolated (0.9960 < R₂< 0.9997).Ang epekto ng konsentrasyon sa lagkit ng tambalang solusyon ay maaaring higit pang pag-aralan sa pamamagitan ng pag-aaral ng kaugnayan sa pagitan ng zero shear lagkit at konsentrasyon.Mula sa Figure 2-3, makikita na ang relasyon sa pagitan ng zero-shear viscosity at konsentrasyon ng compound solution ay sumusunod sa isang power law:

kung saan ang k at m ay mga pare-pareho.

Sa double logarithmic coordinate, depende sa magnitude ng slope m, makikita na ang pag-asa sa konsentrasyon ay nagpapakita ng dalawang magkaibang mga uso.Ayon sa Dio-Edwards theory, sa mababang konsentrasyon, ang slope ay mas mataas (m = 11.9, R2 = 0.9942), na nabibilang sa dilute solution;habang nasa mataas na konsentrasyon, ang slope ay medyo mababa (m = 2.8, R2 = 0.9822), na nabibilang sa sub- Concentrated solution.Samakatuwid, ang kritikal na konsentrasyon C* ng compound system ay maaaring matukoy na 8% sa pamamagitan ng junction ng dalawang rehiyong ito.Ayon sa karaniwang ugnayan sa pagitan ng iba't ibang estado at konsentrasyon ng mga polimer sa solusyon, ang modelo ng molecular state ng HPMC/HPS compound system sa mababang temperatura na solusyon ay iminungkahi, tulad ng ipinapakita sa Figure 2-3.

Ang HPS ay isang malamig na gel, ito ay isang estado ng gel sa mababang temperatura, at ito ay isang estado ng solusyon sa mataas na temperatura.Sa test temperature (25 °C), ang HPS ay isang gel state, tulad ng ipinapakita sa asul na network area sa figure;sa kabaligtaran, ang HPMC ay isang mainit na gel, Sa temperatura ng pagsubok, ito ay nasa estado ng solusyon, tulad ng ipinapakita sa molekula ng pulang linya.

Sa dilute na solusyon ng C

Sa pagtaas ng konsentrasyon, unti-unting bumaba ang distansya sa pagitan ng mga independiyenteng molecular chain at phase region.Kapag naabot ang kritikal na konsentrasyon C*, ang mga molekula ng HPMC na nakikipag-ugnayan sa yugto ng gel ng HPS ay unti-unting tumataas, at ang mga independiyenteng kadena ng molekular ng HPMC ay nagsisimulang kumonekta sa isa't isa, na bumubuo ng yugto ng HPS bilang sentro ng gel, at ang mga kadena ng molekular ng HPMC ay magkakaugnay. at konektado sa isa't isa.Ang estado ng microgel ay ipinapakita sa Figure 2-2b.

Sa karagdagang pagtaas ng konsentrasyon, C > C*, ang distansya sa pagitan ng mga phase ng gel ng HPS ay higit na nabawasan, at ang mga nakakabit na mga chain ng polimer ng HPMC at ang rehiyon ng bahagi ng HPS ay nagiging mas kumplikado at ang pakikipag-ugnayan ay mas matindi, kaya ang solusyon ay nagpapakita ng pag-uugali. katulad ng natutunaw ng polimer, tulad ng ipinapakita sa Fig. 2-2c.

2.3.2.2 Epekto ng konsentrasyon sa pag-uugali ng likido ng compound system

Ang Ostwald-de Waele power law (tingnan ang formula (2-1)) ay ginagamit upang magkasya ang shear stress at shear rate curves (hindi ipinapakita sa text) ng compound system na may iba't ibang konsentrasyon, at ang flow index n at viscosity coefficient Maaaring makuha ang K., ang angkop na resulta ay tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 2-1.

Talahanayan 2-1 Flow behavior index (n) at fluid consistency index (K) ng HPS/HPMC solution na may iba't ibang konsentrasyon sa 25 °C

Ang flow exponent ng Newtonian fluid ay n = 1, ang flow exponent ng pseudoplastic fluid ay n <1, at ang mas malayong n ay lumihis mula sa 1, mas malakas ang pseudoplasticity ng fluid, at ang flow exponent ng dilatant fluid ay n > 1. Makikita mula sa Talahanayan 2-1 na ang mga n halaga ng mga solusyon sa tambalang may iba't ibang konsentrasyon ay mas mababa sa 1, na nagpapahiwatig na ang mga solusyon sa tambalan ay pawang mga pseudoplastic na likido.Sa mababang konsentrasyon, ang n value ng reconstituted solution ay malapit sa 0, na nagpapahiwatig na ang low-concentration compound solution ay malapit sa Newtonian fluid, dahil sa low-concentration compound solution, ang mga polymer chain ay umiiral nang hiwalay sa isa't isa.Sa pagtaas ng konsentrasyon ng solusyon, ang n value ng compound system ay unti-unting bumaba, na nagpahiwatig na ang pagtaas ng konsentrasyon ay nagpahusay sa pseudoplastic na pag-uugali ng compound solution.Ang mga pakikipag-ugnayan tulad ng pagkagambala ay naganap sa pagitan at sa yugto ng HPS, at ang pag-uugali ng daloy nito ay mas malapit sa natutunaw na polimer.

Sa mababang konsentrasyon, ang viscosity coefficient K ng compound system ay maliit (C <8%, K <1 Pa·sn), at sa pagtaas ng konsentrasyon, ang K value ng compound system ay unti-unting tumataas, na nagpapahiwatig na ang lagkit ng nabawasan ang compound system, na pare-pareho sa pagdepende sa konsentrasyon ng zero shear lagkit.

2.3.3 Impluwensiya ng compounding ratio sa rheological properties ng compounding system

Fig. 2-4 Viscosity vs. shear rate ng HPMC/HPS solution na may iba't ibang blend ratio sa 25 °C

Talahanayan 2-2 Flow behavior index (n) at fluid consistency index (K) ng HPS/HPMC solution na may iba't ibang blend ratio sa 25 °

Ipinapakita ng mga Figure 2-4 ang epekto ng compounding ratio sa shear rate dependence ng lagkit ng solusyon sa compounding ng HPMC/HPS.Makikita mula sa figure na ang lagkit ng compound system na may mababang nilalaman ng HPS (HPS <20%) ay hindi nagbabago nang malaki sa pagtaas ng shear rate, higit sa lahat dahil sa compound system na may mababang nilalaman ng HPS , ang HPMC sa estado ng solusyon sa mababang temperatura ay ang tuluy-tuloy na yugto;ang lagkit ng compound system na may mataas na nilalaman ng HPS ay unti-unting bumababa sa pagtaas ng shear rate, na nagpapakita ng halatang shear thinning phenomenon, na nagpapahiwatig na ang compound solution ay pseudoplastic fluid.Sa parehong rate ng paggugupit, ang lagkit ng tambalang solusyon ay tumataas sa pagtaas ng nilalaman ng HPS, na higit sa lahat ay dahil ang HPS ay nasa isang mas malapot na estado ng gel sa mababang temperatura.

Gamit ang Ostwald-de Waele power law (tingnan ang formula (2-1)) para magkasya ang shear stress-shear rate curves (hindi ipinapakita sa text) ng mga compound system na may iba't ibang compound ratio, ang flow exponent n at ang viscosity coefficient K, ang mga angkop na resulta ay ipinapakita sa Talahanayan 2-2.Ito ay makikita mula sa talahanayan na 0.9869 < R2 < 0.9999, ang angkop na resulta ay mas mahusay.Ang flow index n ng compound system ay unti-unting bumababa sa pagtaas ng HPS content, habang ang viscosity coefficient K ay nagpapakita ng unti-unting pagtaas ng trend sa pagtaas ng HPS content, na nagpapahiwatig na ang pagdaragdag ng HPS ay ginagawang mas malapot at mahirap dumaloy ang compound solution. .Ang trend na ito ay pare-pareho sa mga resulta ng pananaliksik ni Zhang, ngunit para sa parehong compounding ratio, ang n value ng compounded solution ay mas mataas kaysa sa resulta ni Zhang [305], na higit sa lahat ay dahil isinagawa ang pre-shearing sa eksperimentong ito upang maalis ang epekto ng thixotropy ay inalis;ang resulta ng Zhang ay resulta ng pinagsamang pagkilos ng thixotropy at shear rate;ang paghihiwalay ng dalawang pamamaraang ito ay tatalakayin nang detalyado sa Kabanata 5.

2.3.3.1 Impluwensiya ng compounding ratio sa zero shear viscosity ng compounding system

Ang relasyon sa pagitan ng mga rheological na katangian ng homogeneous polymer compound system at ang mga rheological na katangian ng mga bahagi sa system ay umaayon sa logarithmic summation rule.Para sa isang two-component compound system, ang relasyon sa pagitan ng compound system at bawat bahagi ay maaaring ipahayag ng sumusunod na equation:

Kabilang sa mga ito, ang F ay ang parameter ng rheological property ng kumplikadong sistema;

Ang F1, F2 ay ang mga rheological parameter ng component 1 at component 2, ayon sa pagkakabanggit;

Ang ∅1 at ∅2 ay ang mga mass fraction ng component 1 at component 2, ayon sa pagkakabanggit, at ∅1 ∅2 .

Samakatuwid, ang zero-shear viscosity ng compound system pagkatapos ng compounding na may iba't ibang compounding ratios ay maaaring kalkulahin ayon sa logarithmic summation principle upang makalkula ang kaukulang hinulaang halaga.Ang mga pang-eksperimentong halaga ng mga solusyon sa tambalan na may iba't ibang mga ratio ng tambalan ay na-extrapolated pa rin ng carren fitting ng viscosity-shear rate curve.Ang hinulaang halaga ng zero shear viscosity ng HPMC/HPS compound system na may iba't ibang compound ratio ay inihambing sa pang-eksperimentong halaga, tulad ng ipinapakita sa Figure 2-5.

Ang dotted line na bahagi sa figure ay ang hinulaang halaga ng zero shear viscosity ng compound solution na nakuha ng logarithmic sum rule, at ang dotted line graph ay ang experimental value ng compound system na may iba't ibang compounding ratios.Makikita mula sa figure na ang pang-eksperimentong halaga ng compound solution ay nagpapakita ng tiyak na positive-negative-deviation na may kaugnayan sa compounding rule, na nagpapahiwatig na ang compound system ay hindi makakamit ang thermodynamic compatibility, at ang compound system ay isang tuluy-tuloy na phase-dispersion sa mababang temperatura Ang istraktura ng "dagat-isla" ng two-phase system;at sa patuloy na pagbabawas ng HPMC/HPS compounding ratio, ang tuluy-tuloy na yugto ng compounding system ay nagbago pagkatapos ng compounding ratio ay 4:6.Tinatalakay ng kabanata ang pananaliksik nang detalyado.

Malinaw na makikita mula sa figure na kapag ang HPMC/HPS compound ratio ay malaki, ang compound system ay may negatibong deviation, na maaaring dahil ang mataas na lagkit ng HPS ay ipinamamahagi sa dispersed phase state sa lower lagkit HPMC tuloy-tuloy na phase middle .Sa pagtaas ng nilalaman ng HPS, mayroong positibong paglihis sa compound system, na nagpapahiwatig na ang tuluy-tuloy na phase transition ay nangyayari sa compound system sa oras na ito.Ang HPS na may mataas na lagkit ay nagiging tuluy-tuloy na bahagi ng sistema ng tambalan, habang ang HPMC ay nakakalat sa tuloy-tuloy na yugto ng HPS sa mas pare-parehong estado.

2.3.3.2 Impluwensiya ng compounding ratio sa fluid behavior ng compounding system

Ipinapakita ng mga figure 2-6 ang flow index n ng compounded system bilang isang function ng nilalaman ng HPS.Dahil ang flow index n ay nilagyan mula sa isang log-logarithmic coordinate, n dito ay isang linear sum.Makikita mula sa figure na sa pagtaas ng nilalaman ng HPS, unti-unting bumababa ang flow index n ng compound system, na nagpapahiwatig na binabawasan ng HPS ang mga katangian ng Newtonian fluid ng compound solution at pinapabuti ang pag-uugali ng pseudoplastic fluid nito.Ang mas mababang bahagi ay ang estado ng gel na may mas mataas na lagkit.Makikita rin sa figure na ang relasyon sa pagitan ng flow index ng compound system at ng nilalaman ng HPS ay umaayon sa isang linear na relasyon (R2 ay 0.98062), ito ay nagpapakita na ang compound system ay may magandang compatibility.

2.3.3.3 Impluwensiya ng compounding ratio sa viscosity coefficient ng compounding system

Ipinapakita ng Figure 2-7 ang viscosity coefficient K ng compounded solution bilang isang function ng nilalaman ng HPS.Makikita mula sa figure na ang halaga ng K ng purong HPMC ay napakaliit, habang ang halaga ng K ng purong HPS ay ang pinakamalaking, na nauugnay sa mga katangian ng gel ng HPMC at HPS, na nasa solusyon at estado ng gel ayon sa pagkakabanggit sa mababang temperatura.Kapag mataas ang content ng low-viscosity component, iyon ay, kapag mababa ang content ng HPS, ang viscosity coefficient ng compound solution ay malapit sa low-viscosity component HPMC;habang kapag ang nilalaman ng high-viscosity component ay mataas, ang K value ng compound solution ay tumataas sa pagtaas ng HPS content ay tumaas nang malaki, na nagpahiwatig na ang HPS ay tumaas ang lagkit ng HPMC sa mababang temperatura.Pangunahing sinasalamin nito ang kontribusyon ng lagkit ng tuluy-tuloy na yugto sa lagkit ng compound system.Sa iba't ibang mga kaso kung saan ang low-viscosity component ay ang tuloy-tuloy na phase at ang high-viscosity component ay ang tuloy-tuloy na phase, ang kontribusyon ng tuloy-tuloy na phase lagkit sa lagkit ng compound system ay malinaw na naiiba.Kapag ang low-viscosity HPMC ay ang tuloy-tuloy na yugto, ang lagkit ng compound system ay pangunahing sumasalamin sa kontribusyon ng lagkit ng tuluy-tuloy na yugto;at kapag ang high-viscosity HPS ay ang tuloy-tuloy na phase, ang HPMC bilang dispersed phase ay magbabawas sa lagkit ng high-viscosity HPS.epekto.

2.3.4 Thixotropy

Maaaring gamitin ang Thixotropy upang suriin ang katatagan ng mga sangkap o maramihang mga sistema, dahil ang thixotropy ay maaaring makakuha ng impormasyon sa panloob na istraktura at ang antas ng pinsala sa ilalim ng puwersa ng paggugupit [323-325].Ang Thixotropy ay maaaring maiugnay sa mga temporal na epekto at kasaysayan ng paggugupit na humahantong sa mga pagbabago sa microstructural [324, 326].Ang three-stage na thixotropic method ay ginamit upang pag-aralan ang epekto ng iba't ibang compounding ratios sa thixotropic properties ng compounding system.Tulad ng makikita mula sa Mga Figure 2-5, lahat ng mga sample ay nagpakita ng iba't ibang antas ng thixotropy.Sa mababang mga rate ng paggugupit, ang lagkit ng tambalang solusyon ay tumaas nang malaki sa pagtaas ng nilalaman ng HPS, na naaayon sa pagbabago ng zero-shear lagkit sa nilalaman ng HPS.

Ang structural recovery degree na DSR ng mga composite sample sa iba't ibang oras ng pagbawi ay kinakalkula ng formula (2-3), tulad ng ipinapakita sa Table 2-1.Kung ang DSR <1, ang sample ay may mababang shear resistance, at ang sample ay thixotropic;sa kabaligtaran, kung DSR> 1, ang sample ay may anti-thixotropy.Mula sa talahanayan, makikita natin na ang halaga ng DSR ng purong HPMC ay napakataas, halos 1, ito ay dahil ang molekula ng HPMC ay isang matibay na kadena, at ang oras ng pagpapahinga nito ay maikli, at ang istraktura ay mabilis na nakuhang muli sa ilalim ng mataas na puwersa ng paggugupit.Ang halaga ng DSR ng HPS ay medyo mababa, na nagpapatunay sa mga malakas na katangian ng thixotropic nito, pangunahin dahil ang HPS ay isang nababaluktot na chain at ang oras ng pagpapahinga nito ay mahaba.Ang istraktura ay hindi ganap na nakabawi sa loob ng panahon ng pagsubok.

Para sa tambalang solusyon, sa parehong oras ng pagbawi, kapag ang nilalaman ng HPMC ay higit sa 70%, ang DSR ay mabilis na bumababa sa pagtaas ng nilalaman ng HPS, dahil ang HPS molecular chain ay isang nababaluktot na kadena, at ang bilang ng mga matibay na molecular chain. sa compound system ay tumataas sa pagdaragdag ng HPS.Kung ito ay nabawasan, ang oras ng pagpapahinga ng pangkalahatang molekular na segment ng compound system ay pinahaba, at ang thixotropy ng compound system ay hindi maaaring mabawi nang mabilis sa ilalim ng pagkilos ng mataas na paggugupit.Kapag ang nilalaman ng HPMC ay mas mababa sa 70%, ang DSR ay tumataas sa pagtaas ng nilalaman ng HPS, na nagpapahiwatig na mayroong isang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molecular chain ng HPS at HPMC sa compound system, na nagpapabuti sa pangkalahatang rigidity ng molekular. segment sa compound system at pinaikli ang relaxation time ng compound system ay nabawasan, at ang thixotropy ay nabawasan.

Bilang karagdagan, ang halaga ng DSR ng compounded system ay makabuluhang mas mababa kaysa sa purong HPMC, na nagpahiwatig na ang thixotropy ng HPMC ay makabuluhang napabuti sa pamamagitan ng pagsasama.Ang mga halaga ng DSR ng karamihan sa mga sample sa compound system ay mas malaki kaysa sa mga purong HPS, na nagpapahiwatig na ang katatagan ng HPS ay napabuti sa isang tiyak na lawak.

Makikita rin mula sa talahanayan na sa iba't ibang oras ng pagbawi, ang lahat ng mga halaga ng DSR ay nagpapakita ng pinakamababang punto kapag ang nilalaman ng HPMC ay 70%, at kapag ang nilalaman ng starch ay higit sa 60%, ang halaga ng DSR ng complex ay mas mataas kaysa sa yung puro HPS.Ang mga halaga ng DSR sa loob ng 10 s ng lahat ng mga sample ay napakalapit sa mga panghuling halaga ng DSR, na nagpapahiwatig na ang istraktura ng composite system ay karaniwang nakumpleto ang karamihan sa mga gawain ng pagbawi ng istraktura sa loob ng 10 s.Kapansin-pansin na ang mga pinagsama-samang sample na may mataas na nilalaman ng HPS ay nagpakita ng isang trend ng pagtaas sa una at pagkatapos ay bumababa sa pagpapahaba ng oras ng pagbawi, na nagpapahiwatig na ang mga pinagsama-samang sample ay nagpakita din ng isang tiyak na antas ng thixotropy sa ilalim ng pagkilos ng mababang paggugupit, at ang kanilang istraktura ay mas hindi matatag.

Ang pagsusuri ng husay ng tatlong yugto ng thixotropy ay naaayon sa naiulat na mga resulta ng pagsusulit ng thixotropic ring, ngunit ang mga resulta ng pagsusuri sa dami ay hindi naaayon sa mga resulta ng pagsubok ng thixotropic ring.Ang thixotropy ng HPMC/HPS compound system ay sinusukat ng thixotropic ring method na may pagtaas ng nilalaman ng HPS [305].Ang pagkabulok ay unang bumaba at pagkatapos ay tumaas.Ang thixotropic ring test ay maaari lamang mag-isip ng pagkakaroon ng thixotropic phenomenon, ngunit hindi ito makumpirma, dahil ang thixotropic ring ay resulta ng sabay-sabay na pagkilos ng shear time at shear rate [325-327].

2.4 Buod ng kabanatang ito

Sa kabanatang ito, ang thermal gel HPMC at ang malamig na gel HPS ay ginamit bilang pangunahing hilaw na materyales upang makabuo ng dalawang-phase na composite system ng malamig at mainit na gel.Impluwensya ng rheological properties tulad ng lagkit, pattern ng daloy at thixotropy.Ayon sa karaniwang ugnayan sa pagitan ng iba't ibang estado at konsentrasyon ng mga polimer sa solusyon, ang modelo ng molecular state ng HPMC/HPS compound system sa mababang temperatura na solusyon ay iminungkahi.Ayon sa prinsipyo ng logarithmic summation ng mga katangian ng iba't ibang bahagi sa compound system, pinag-aralan ang compatibility ng compound system.Ang mga pangunahing natuklasan ay ang mga sumusunod:

1. Ang mga sample ng compound na may iba't ibang konsentrasyon ay nagpakita ng isang tiyak na antas ng pagnipis ng paggugupit, at ang antas ng pagnipis ng paggugupit ay tumaas sa pagtaas ng konsentrasyon.
2. Sa pagtaas ng konsentrasyon, bumaba ang flow index ng compound system, at ang zero-shear viscosity at viscosity coefficient ay tumaas, na nagpapahiwatig na ang solid-like na pag-uugali ng compound system ay pinahusay.
3. Mayroong kritikal na konsentrasyon (8%) sa HPMC/HPS compound system, sa ibaba ng kritikal na konsentrasyon, ang HPMC molecular chain at ang HPS gel phase region sa compound solution ay hiwalay sa isa't isa at umiiral nang nakapag-iisa;kapag ang kritikal na konsentrasyon ay naabot, sa tambalang solusyon Ang isang microgel estado ay nabuo sa HPS phase bilang ang gel center, at ang HPMC molecular chain ay intertwined at konektado sa bawat isa;sa itaas ng kritikal na konsentrasyon, ang masikip na HPMC macromolecular chain at ang kanilang intertwining sa rehiyon ng HPS phase ay mas kumplikado, at ang pakikipag-ugnayan ay mas kumplikado.mas matindi, kaya ang solusyon ay kumikilos tulad ng isang polymer melt.
4. Ang compounding ratio ay may malaking epekto sa mga rheological na katangian ng HPMC/HPS compound solution.Sa pagtaas ng nilalaman ng HPS, mas malinaw ang shear thinning phenomenon ng compound system, unti-unting bumababa ang flow index, at unti-unting tumataas ang zero-shear viscosity at viscosity coefficient.tumataas, na nagpapahiwatig na ang solid-like na pag-uugali ng complex ay makabuluhang napabuti.
5. Ang zero-shear viscosity ng compound system ay nagpapakita ng tiyak na positive-negative-deviation na may kaugnayan sa logarithmic summation rule.Ang compound system ay isang two-phase system na may tuluy-tuloy na phase-dispersed phase na "sea-island" na istraktura sa mababang temperatura, at, Habang bumaba ang HPMC/HPS compounding ratio pagkatapos ng 4:6, nagbago ang tuluy-tuloy na yugto ng compounding system.
6. Mayroong linear na relasyon sa pagitan ng flow index at ang compounding ratio ng mga compounded solution na may iba't ibang compounding ratios, na nagpapahiwatig na ang compounding system ay may mahusay na compatibility.
7. Para sa HPMC/HPS compound system, kapag ang low-viscosity component ay ang tuluy-tuloy na phase at ang high-viscosity component ay ang tuluy-tuloy na phase, ang kontribusyon ng tuloy-tuloy na phase lagkit sa lagkit ng compound system ay makabuluhang naiiba.Kapag ang low-viscosity HPMC ay ang tuloy-tuloy na phase, ang lagkit ng compound system ay pangunahing sumasalamin sa kontribusyon ng tuluy-tuloy na phase lagkit;habang kapag ang high-viscosity HPS ay ang tuloy-tuloy na phase, ang HPMC bilang disperse phase ay magbabawas sa lagkit ng high-viscosity HPS.epekto.
8. Ang tatlong yugto ng thixotropy ay ginamit upang pag-aralan ang epekto ng compounding ratio sa thixotropy ng compounded system.Ang thixotropy ng compounded system ay nagpakita ng takbo ng unang pagbaba at pagkatapos ay tumataas sa pagbaba ng HPMC/HPS compounding ratio.
9. Ang mga pang-eksperimentong resulta sa itaas ay nagpapakita na sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng HPMC at HPS, ang mga rheological na katangian ng dalawang sangkap, tulad ng lagkit, shear thinning phenomenon at thixotropy, ay nabalanse sa isang tiyak na lawak.

Kabanata 3 Paghahanda at Mga Katangian ng HPMC/HPS Edible Composite Films

Ang polymer compounding ay ang pinakamabisang paraan upang makamit ang multi-component performance complementarity, bumuo ng mga bagong materyales na may mahusay na performance, bawasan ang mga presyo ng produkto, at palawakin ang application range ng mga materyales [240-242, 328].Pagkatapos, dahil sa ilang mga pagkakaiba sa istruktura ng molekular at conformational entropy sa pagitan ng iba't ibang polimer, karamihan sa mga polymer compounding system ay hindi magkatugma o bahagyang magkatugma [11, 12].Ang mga mekanikal na katangian at iba pang mga macroscopic na katangian ng polymer compound system ay malapit na nauugnay sa physicochemical properties ng bawat component, ang compounding ratio ng bawat component, ang compatibility sa pagitan ng mga bahagi, at ang panloob na microscopic na istraktura at iba pang mga kadahilanan [240, 329].

Mula sa chemical structure point of view, parehong hydrophilic curdlan ang HPMC at HPS, may parehong structural unit – glucose, at binago ng parehong functional group – hydroxypropyl group, kaya dapat magkaroon ng magandang phase ang HPMC at HPS.Kapasidad.Gayunpaman, ang HPMC ay isang thermally induced gel, na nasa estado ng solusyon na may napakababang lagkit sa mababang temperatura, at bumubuo ng colloid sa mataas na temperatura;Ang HPS ay isang cold-induced gel, na isang mababang temperatura na gel at nasa isang solusyon na estado sa mataas na temperatura;ang mga kondisyon ng gel at pag-uugali ay ganap na kabaligtaran.Ang pagsasama-sama ng HPMC at HPS ay hindi nakakatulong sa pagbuo ng isang homogenous na sistema na may mahusay na pagkakatugma.Isinasaalang-alang ang parehong kemikal na istraktura at thermodynamics, ito ay may malaking teoretikal na kahalagahan at praktikal na halaga upang pagsamahin ang HPMC sa HPS upang magtatag ng isang malamig-mainit na sistema ng tambalang gel.

Nakatuon ang kabanatang ito sa pag-aaral ng mga likas na katangian ng mga bahagi sa HPMC/HPS malamig at mainit na gel compound system, ang compounding ratio at ang relatibong halumigmig ng kapaligiran sa microscopic morphology, compatibility at phase separation, mechanical properties, optical properties. , at mga katangian ng thermal drop ng compound system.At ang impluwensya ng macroscopic properties tulad ng oxygen barrier properties.

3.1 Mga Materyales at Kagamitan

3.1.1 Pangunahing pang-eksperimentong materyales

3.1.2 Pangunahing instrumento at kagamitan

3.2 Eksperimental na paraan

3.2.1 Paghahanda ng HPMC/HPS edible composite film

Ang 15% (w/w) dry powder ng HPMC at HPS ay hinaluan ng 3% (w/w) Ang polyethylene glycol plasticizer ay pinagsama sa deionized na tubig upang makuha ang compounded film-forming liquid, at ang edible composite film ng HPMC/ Ang HPS ay inihanda sa pamamagitan ng paraan ng paghahagis.

Paraan ng paghahanda: timbangin muna ang HPMC at HPS dry powder, at ihalo ang mga ito ayon sa iba't ibang ratios;pagkatapos ay idagdag sa 70 °C na tubig, at haluin nang mabilis sa 120 rpm/min sa loob ng 30 min upang ganap na ma-disperse ang HPMC;pagkatapos ay init ang solusyon sa Above 95 °C, haluin mabilis sa parehong bilis para sa 1 h upang ganap na gelatinize HPS;pagkatapos makumpleto ang gelatinization, ang temperatura ng solusyon ay mabilis na nabawasan sa 70 °C, at ang solusyon ay hinalo sa isang mabagal na bilis ng 80 rpm / min sa loob ng 40 min.Ganap na matunaw ang HPMC.Ibuhos ang 20 g ng pinaghalong film-forming solution sa isang polystyrene petri dish na may diameter na 15 cm, ihagis ito nang patag, at tuyo ito sa 37 °C.Ang pinatuyong pelikula ay tinatanggal mula sa disc upang makakuha ng nakakain na composite membrane.

Ang mga edible film ay na-equilibrate lahat sa 57% humidity sa loob ng higit sa 3 araw bago ang pagsubok, at ang edible film na bahagi na ginamit para sa mechanical property testing ay na-equilibrate sa 75% humidity sa loob ng higit sa 3 araw.

3.2.2 Micromorphology ng edible composite film ng HPMC/HPS

3.2.2.1 Pagsusuri ng prinsipyo ng pag-scan ng mikroskopyo ng elektron

Ang electron gun sa tuktok ng Scanning Electron Microscopy (SEM) ay maaaring maglabas ng mataas na halaga ng mga electron.Pagkatapos na mabawasan at nakatuon, maaari itong bumuo ng isang electron beam na may tiyak na enerhiya at intensity.Hinihimok ng magnetic field ng scanning coil, ayon sa isang tiyak na oras at space order I-scan ang ibabaw ng sample point by point.Dahil sa pagkakaiba sa mga katangian ng surface micro-area, ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng sample at ng electron beam ay bubuo ng pangalawang electron signal na may iba't ibang intensity, na kinokolekta ng detector at na-convert sa mga electrical signal, na pinalakas ng video. at input sa Ang grid ng picture tube, pagkatapos ayusin ang liwanag ng picture tube, maaaring makuha ang pangalawang electron image na maaaring sumasalamin sa morpolohiya at katangian ng micro-region sa ibabaw ng sample.Kung ikukumpara sa tradisyonal na optical microscope, ang resolution ng SEM ay medyo mataas, mga 3nm-6nm ng surface layer ng sample, na mas angkop para sa pagmamasid ng mga micro-structure features sa ibabaw ng mga materyales.

3.2.2.2 Paraan ng pagsubok

Ang edible film ay inilagay sa isang desiccator para sa pagpapatuyo, at ang isang naaangkop na laki ng edible film ay pinili, i-paste sa espesyal na yugto ng sample ng SEM na may conductive adhesive, at pagkatapos ay nilagyan ng gold-plated na may vacuum coater.Sa panahon ng pagsubok, ang sample ay inilagay sa SEM, at ang microscopic morphology ng sample ay na-obserbahan at nakuhanan ng larawan sa 300 beses at 1000 beses na magnification sa ilalim ng electron beam acceleration voltage na 5 kV.

3.2.3 Light transmittance ng HPMC/HPS edible composite film

3.2.3.1 Prinsipyo ng pagsusuri ng UV-Vis spectrophotometry

Ang UV-Vis spectrophotometer ay maaaring maglabas ng liwanag na may wavelength na 200~800nm ​​at i-irradiate ito sa bagay.Ang ilang partikular na wavelength ng liwanag sa liwanag ng insidente ay nasisipsip ng materyal, at nagaganap ang paglipat ng antas ng enerhiya ng molecular vibrational at paglipat ng antas ng elektronikong enerhiya.Dahil ang bawat sangkap ay may iba't ibang molekular, atomic at molekular na spatial na istruktura, ang bawat sangkap ay may partikular na spectrum ng pagsipsip, at ang nilalaman ng sangkap ay maaaring matukoy o matukoy ayon sa antas ng pagsipsip sa ilang partikular na wavelength sa spectrum ng pagsipsip.Samakatuwid, ang pagsusuri ng spectrophotometric ng UV-Vis ay isa sa mabisang paraan upang pag-aralan ang komposisyon, istraktura at pakikipag-ugnayan ng mga sangkap.

Kapag ang sinag ng liwanag ay tumama sa isang bagay, bahagi ng liwanag ng insidente ay hinihigop ng bagay, at ang iba pang bahagi ng liwanag ng insidente ay ipinapadala sa pamamagitan ng bagay;ang ratio ng transmitted light intensity sa insidente light intensity ay ang transmittance.

Ang formula para sa kaugnayan sa pagitan ng absorbance at transmittance ay:

Kabilang sa mga ito, ang A ay ang pagsipsip;

T ay ang transmittance, %.

Ang panghuling pagsipsip ay pantay na naitama sa pamamagitan ng pagsipsip × 0.25 mm/kapal.

3.2.3.2 Paraan ng pagsubok

Maghanda ng 5% na solusyon sa HPMC at HPS, paghaluin ang mga ito ayon sa iba't ibang ratios, ibuhos ang 10 g ng film-forming solution sa isang polystyrene petri dish na may diameter na 15 cm, at patuyuin ang mga ito sa 37 °C upang makabuo ng pelikula.Gupitin ang edible film sa isang 1mm×3mm rectangular strip, ilagay ito sa cuvette, at gawing malapit ang edible film sa panloob na dingding ng cuvette.Ang isang WFZ UV-3802 UV-vis spectrophotometer ay ginamit upang i-scan ang mga sample sa buong wavelength na 200-800 nm, at ang bawat sample ay nasubok ng 5 beses.

3.2.4 Mga dynamic na thermomechanical na katangian ng HPMC/HPS edible composite films

3.2.4.1 Prinsipyo ng dynamic na thermomechanical analysis

Ang Dynamic Thermomechanical Analysis (DMA) ay isang instrumento na maaaring masukat ang ugnayan sa pagitan ng masa at temperatura ng sample sa ilalim ng isang tiyak na shock load at naka-program na temperatura, at maaaring subukan ang mga mekanikal na katangian ng sample sa ilalim ng pagkilos ng pana-panahong alternating stress at oras, temperatura at temperatura.ugnayan ng dalas.

Ang mga high molecular polymer ay may viscoelastic properties, na maaaring mag-imbak ng mekanikal na enerhiya tulad ng isang elastomer sa isang banda, at kumonsumo ng enerhiya tulad ng mucus sa kabilang banda.Kapag ang periodic alternating force ay inilapat, ang nababanat na bahagi ay nagpapalit ng enerhiya sa potensyal na enerhiya at iniimbak ito;habang ang malapot na bahagi ay nagko-convert ng enerhiya sa enerhiya ng init at nawawala ito.Ang mga materyales ng polimer sa pangkalahatan ay nagpapakita ng dalawang estado ng mababang temperatura ng estado ng salamin at mataas na temperatura ng estado ng goma, at ang temperatura ng paglipat sa pagitan ng dalawang estado ay ang temperatura ng paglipat ng salamin.Ang temperatura ng paglipat ng salamin ay direktang nakakaapekto sa istraktura at mga katangian ng mga materyales, at isa sa pinakamahalagang temperatura ng katangian ng mga polimer.

Sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga dinamikong thermomechanical na katangian ng mga polimer, ang viscoelasticity ng mga polimer ay maaaring maobserbahan, at ang mga mahahalagang parameter na tumutukoy sa pagganap ng mga polimer ay maaaring makuha, upang mas mailapat ang mga ito sa aktwal na kapaligiran ng paggamit.Bilang karagdagan, ang dynamic na thermomechanical analysis ay napaka-sensitibo sa glass transition, phase separation, cross-linking, crystallization at molecular motion sa lahat ng antas ng molekular na mga segment, at maaaring makakuha ng maraming impormasyon sa istraktura at mga katangian ng polymers.Madalas itong ginagamit upang pag-aralan ang mga molekula ng polimer.pag-uugali ng paggalaw.Gamit ang temperature sweep mode ng DMA, maaaring masuri ang paglitaw ng mga phase transition gaya ng glass transition.Kung ikukumpara sa DSC, ang DMA ay may mas mataas na sensitivity at mas angkop para sa pagsusuri ng mga materyales na ginagaya ang aktwal na paggamit.

3.2.4.2 Paraan ng pagsubok

Pumili ng malinis, pare-pareho, patag at hindi nasira na mga sample, at gupitin ang mga ito sa 10mm×20mm rectangular strips.Ang mga sample ay sinubukan sa tensile mode gamit ang Pydris Diamond dynamic thermomechanical analyzer mula sa PerkinElmer, USA.Ang hanay ng temperatura ng pagsubok ay 25~150 °C, ang rate ng pag-init ay 2 °C/min, ang dalas ay 1 Hz, at ang pagsubok ay inulit nang dalawang beses para sa bawat sample.Sa panahon ng eksperimento, ang storage modulus (E') at loss modulus (E”) ng sample ay naitala, at ang ratio ng loss modulus sa storage modulus, iyon ay, ang tangent angle tan δ, ay maaari ding kalkulahin.

3.2.5 Thermal stability ng HPMC/HPS edible composite films

3.2.5.1 Prinsipyo ng thermogravimetric analysis

Maaaring sukatin ng Thermal Gravimetric Analyzer (TGA) ang pagbabago ng masa ng isang sample na may temperatura o oras sa isang naka-program na temperatura, at maaaring magamit upang pag-aralan ang posibleng pagsingaw, pagkatunaw, sublimation, pag-aalis ng tubig, pagkabulok at oksihenasyon ng mga sangkap sa panahon ng proseso ng pag-init .at iba pang pisikal at kemikal na phenomena.Ang curve ng relasyon sa pagitan ng masa ng bagay at temperatura (o oras) na nakuha nang direkta pagkatapos masuri ang sample ay tinatawag na thermogravimetric (TGA curve).pagbaba ng timbang at iba pang impormasyon.Maaaring makuha ang Derivative Thermogravimetric curve (DTG curve) pagkatapos ng first-order derivation ng TGA curve, na sumasalamin sa pagbabago ng rate ng pagbaba ng timbang ng nasubok na sample na may temperatura o oras, at ang peak point ay ang pinakamataas na punto ng pare-pareho. rate.

3.2.5.2 Paraan ng pagsubok

Piliin ang edible film na may pare-parehong kapal, gupitin ito sa isang bilog na may parehong diameter ng thermogravimetric analyzer test disk, at pagkatapos ay ilagay ito nang patag sa test disk, at subukan ito sa nitrogen atmosphere na may flow rate na 20 mL/min. .Ang saklaw ng temperatura ay 30-700 °C, ang rate ng pag-init ay 10 °C/min, at ang bawat sample ay nasubok nang dalawang beses.

3.2.6.1 Prinsipyo ng tensile property analysis

3.2.6 Mga tensile na katangian ng HPMC/HPS edible composite films

Ang mechanical property tester ay maaaring maglapat ng static tensile load sa spline sa kahabaan ng longitudinal axis sa ilalim ng partikular na temperatura, halumigmig at mga kondisyon ng bilis hanggang sa masira ang spline.Sa panahon ng pagsubok, ang load na inilapat sa spline at ang halaga ng deformation nito ay naitala ng mechanical property tester, at ang stress-strain curve sa panahon ng tensile deformation ng spline ay iginuhit.Mula sa stress-strain curve, ang tensile strength (ζt), elongation at break (εb) at elastic modulus (E) ay maaaring kalkulahin upang masuri ang tensile properties ng pelikula.

Ang stress-strain na relasyon ng mga materyales ay karaniwang nahahati sa dalawang bahagi: nababanat na rehiyon ng pagpapapangit at rehiyon ng pagpapapangit ng plastik.Sa nababanat na deformation zone, ang stress at strain ng materyal ay may linear na relasyon, at ang pagpapapangit sa oras na ito ay maaaring ganap na mabawi, na naaayon sa batas ni Cook;sa plastic deformation zone, ang stress at strain ng materyal ay hindi na linear, at ang deformation na nangyayari sa oras na ito ay hindi na mababawi, sa kalaunan ay nasira ang materyal.

Formula ng pagkalkula ng lakas ng makunat:

Kung saan: ay ang lakas ng makunat, MPa;

p ay ang pinakamataas na load o breaking load, N;

b ay ang sample na lapad, mm;

d ay ang kapal ng sample, mm.

Ang formula para sa pagkalkula ng pagpahaba sa break:

Kung saan: εb ay ang pagpahaba sa break, %;

L ay ang distansya sa pagitan ng mga linya ng pagmamarka kapag nasira ang sample, mm;

Ang L0 ay ang orihinal na haba ng gauge ng sample, mm.

Formula ng pagkalkula ng elastic modulus:

Kabilang sa mga ito: E ay ang elastic modulus, MPa;

Ang ζ ay stress, MPa;

ε ay ang pilay.

3.2.6.2 Paraan ng pagsubok

Pumili ng malinis, pare-pareho, patag at walang sira na mga sample, sumangguni sa pambansang pamantayang GB13022-91, at gupitin ang mga ito sa hugis dumbbell na mga spline na may kabuuang haba na 120mm, isang paunang distansya sa pagitan ng mga fixture na 86mm, isang distansya sa pagitan ng mga marka na 40mm, at isang lapad na 10mm.Ang mga spline ay inilagay sa 75% at 57% (sa isang kapaligiran ng saturated sodium chloride at sodium bromide solution) na halumigmig, at na-equilibrate nang higit sa 3 araw bago sukatin.Sa eksperimentong ito, ang ASTM D638, 5566 mechanical property tester ng Instron Corporation ng United States at ang 2712-003 pneumatic clamp nito ay ginagamit para sa pagsubok.Ang bilis ng makunat ay 10 mm / min, at ang sample ay inulit ng 7 beses, at ang average na halaga ay kinakalkula.

3.2.7 Oxygen permeability ng HPMC/HPS edible composite film

3.2.7.1 Prinsipyo ng pagsusuri ng oxygen permeability

Matapos mai-install ang sample ng pagsubok, ang lukab ng pagsubok ay nahahati sa dalawang bahagi, A at B;ang isang mataas na kadalisayan na daloy ng oxygen na may isang tiyak na rate ng daloy ay ipinapasa sa lukab ng A, at isang daloy ng nitrogen na may isang tiyak na rate ng daloy ay ipinapasa sa B na lukab;sa panahon ng proseso ng pagsubok, ang A cavity Ang oxygen ay tumagos sa sample papunta sa B cavity, at ang oxygen na nakapasok sa B cavity ay dinadala ng nitrogen flow at umaalis sa B cavity upang maabot ang oxygen sensor.Sinusukat ng sensor ng oxygen ang nilalaman ng oxygen sa daloy ng nitrogen at naglalabas ng kaukulang signal ng kuryente, sa gayon ay kinakalkula ang sample na oxygen.transmittance.

3.2.7.2 Paraan ng pagsubok

Pumili ng hindi nasirang edible composite film, gupitin ang mga ito sa 10.16 x 10.16 cm na hugis brilyante na mga sample, balutin ng vacuum grease ang gilid ng mga clamp, at i-clamp ang mga sample sa test block.Sinuri ayon sa ASTM D-3985, ang bawat sample ay may sukat na 50 cm2.

3.3 Mga Resulta at Talakayan

3.3.1 Pagsusuri ng microstructure ng edible composite films

Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga bahagi ng likidong bumubuo ng pelikula at ang mga kondisyon ng pagpapatayo-tinutukoy ang panghuling istraktura ng pelikula at seryosong nakakaapekto sa iba't ibang pisikal at kemikal na katangian ng pelikula [330, 331].Ang likas na katangian ng gel at compounding ratio ng bawat bahagi ay maaaring makaapekto sa morpolohiya ng tambalan, na higit na nakakaapekto sa istraktura ng ibabaw at panghuling katangian ng lamad [301, 332].Samakatuwid, ang microstructural analysis ng mga pelikula ay maaaring magbigay ng may-katuturang impormasyon sa molekular na muling pagsasaayos ng bawat bahagi, na kung saan ay makakatulong sa amin na mas maunawaan ang mga katangian ng hadlang, mekanikal na katangian, at optical na katangian ng mga pelikula.

Ang surface scanning electron microscope micrographs ng HPS/HPMC edible films na may iba't ibang ratio ay ipinapakita sa Figure 3-1.Tulad ng makikita mula sa Figure 3-1, ang ilang mga sample ay nagpakita ng mga micro-crack sa ibabaw, na maaaring sanhi ng pagbawas ng moisture sa sample sa panahon ng pagsubok, o sa pamamagitan ng pag-atake ng electron beam sa microscope cavity [122]. , 139].Sa figure, purong HPS lamad at purong HPMC.Ang mga lamad ay nagpakita ng medyo makinis na mga mikroskopikong ibabaw, at ang microstructure ng purong HPS lamad ay mas homogenous at mas makinis kaysa sa purong HPMC lamad, na maaaring higit sa lahat ay dahil sa starch macromolecules (amylose molecules at amylopectin molecules) sa panahon ng proseso ng paglamig.) nakamit ang mas mahusay na molekular rearrangement. sa may tubig na solusyon.Maraming mga pag-aaral ang nagpakita na ang amylose-amylopectin-water system sa proseso ng paglamig

Maaaring mayroong isang mapagkumpitensyang mekanismo sa pagitan ng pagbuo ng gel at paghihiwalay ng bahagi.Kung ang rate ng phase separation ay mas mababa kaysa sa rate ng gel formation, ang phase separation ay hindi magaganap sa system, kung hindi, ang phase separation ay magaganap sa system [333, 334].Bukod dito, kapag ang nilalaman ng amylose ay lumampas sa 25%, ang gelatinization ng amylose at ang tuluy-tuloy na istraktura ng network ng amylose ay maaaring makabuluhang pigilan ang paglitaw ng phase separation [334].Ang amylose na nilalaman ng HPS na ginamit sa papel na ito ay 80%, mas mataas kaysa sa 25%, kaya mas mahusay na naglalarawan ng kababalaghan na ang mga purong lamad ng HPS ay mas homogenous at mas makinis kaysa sa purong mga lamad ng HPMC.

Makikita mula sa paghahambing ng mga figure na ang mga ibabaw ng lahat ng pinagsama-samang mga pelikula ay medyo magaspang, at ang ilang mga hindi regular na bumps ay nakakalat, na nagpapahiwatig na mayroong isang tiyak na antas ng immiscibility sa pagitan ng HPMC at HPS.Bukod dito, ang mga pinagsama-samang lamad na may mataas na nilalaman ng HPMC ay nagpakita ng isang mas homogenous na istraktura kaysa sa mga may mataas na nilalaman ng HPS.HPS-based condensation sa 37 °C film formation temperature

Batay sa mga katangian ng gel, ipinakita ng HPS ang isang malapot na estado ng gel;habang batay sa mga katangian ng thermal gel ng HPMC, ipinakita ng HPMC ang isang estado ng solusyon na tulad ng tubig.Sa composite membrane na may mataas na nilalaman ng HPS (7:3 HPS/HPMC), ang viscous HPS ay ang tuloy-tuloy na yugto, at ang HPMC na parang tubig ay nakakalat sa high-viscosity na tuloy-tuloy na phase ng HPS bilang dispersed phase, na hindi nakakatulong. sa pare-parehong pamamahagi ng dispersed phase;Sa composite film na may mataas na nilalaman ng HPMC (3:7 HPS/HPMC), ang low-viscosity na HPMC ay nagiging tuluy-tuloy na phase, at ang viscous HPS ay dispersed sa low-viscosity HPMC phase bilang ang dispersed phase, na nakakatulong sa ang pagbuo ng isang homogenous na yugto.tambalang sistema.

Ito ay makikita mula sa figure na kahit na ang lahat ng pinagsama-samang mga pelikula ay nagpapakita ng magaspang at hindi magkakatulad na mga istraktura sa ibabaw, walang malinaw na phase interface na natagpuan, na nagpapahiwatig na ang HPMC at HPS ay may mahusay na pagkakatugma.Ang HPMC/starch composite film na walang mga plasticizer tulad ng PEG ay nagpakita ng malinaw na phase separation [301], kaya nagpapahiwatig na ang hydroxypropyl modification ng starch at PEG plasticizers ay maaaring mapabuti ang compatibility ng composite -system.

3.3.2 Pagsusuri ng mga katangiang optikal ng mga nakakain na composite na pelikula

Ang light transmission properties ng edible composite films ng HPMC/HPS na may iba't ibang ratios ay sinubok ng UV-vis spectrophotometer, at ang UV spectra ay ipinapakita sa Figure 3-2.Kung mas malaki ang halaga ng light transmittance, mas pare-pareho at transparent ang pelikula;sa kabaligtaran, mas maliit ang halaga ng pagpapadala ng liwanag, mas hindi pantay at malabo ang pelikula.Makikita mula sa Figure 3-2(a) na ang lahat ng pinagsama-samang pelikula ay nagpapakita ng katulad na kalakaran sa pagtaas ng wavelength ng pag-scan sa buong hanay ng pag-scan ng wavelength, at unti-unting tumataas ang light transmittance sa pagtaas ng wavelength.Sa 350nm, ang mga kurba ay may posibilidad na talampas.

Piliin ang transmittance sa wavelength na 500nm para sa paghahambing, tulad ng ipinapakita sa Figure 3-2(b), ang transmittance ng purong HPS film ay mas mababa kaysa sa purong HPMC film, at sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC, bumababa muna ang transmittance, at pagkatapos ay tumaas pagkatapos maabot ang pinakamababang halaga.Nang tumaas ang nilalaman ng HPMC sa 70%, ang light transmittance ng composite film ay mas malaki kaysa sa purong HPS.Kilalang-kilala na ang isang homogenous system ay magpapakita ng mas mahusay na light transmittance, at ang UV-measured transmittance value nito ay karaniwang mas mataas;Ang mga hindi magkakatulad na materyales ay karaniwang mas malabo at may mas mababang halaga ng UV transmittance.Ang mga halaga ng transmittance ng mga pinagsama-samang pelikula (7:3, 5:5) ay mas mababa kaysa sa mga purong HPS at HPMC na pelikula, na nagpapahiwatig na mayroong isang tiyak na antas ng pagkakahiwalay ng bahagi sa pagitan ng dalawang bahagi ng HPS at HPMC.

Fig. 3-2 UV spectra sa lahat ng wavelength (a), at sa 500 nm (b), para sa HPS/HPMC blend films.Ang bar ay kumakatawan sa mean ±standard deviations.ac: iba't ibang mga titik ay makabuluhang naiiba sa iba't ibang ratio ng timpla (p <0.05), na inilapat sa buong disertasyon

3.3.3 Dynamic na thermomechanical na pagsusuri ng edible composite films

Ipinapakita ng Figure 3-3 ang mga dynamic na thermomechanical na katangian ng edible films ng HPMC/HPS na may iba't ibang formulation.Makikita mula sa Fig. 3-3(a) na ang storage modulus (E') ay bumababa sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC.Bilang karagdagan, ang modulus ng imbakan ng lahat ng mga sample ay unti-unting bumababa sa pagtaas ng temperatura, maliban na ang modulus ng imbakan ng purong HPS (10:0) na pelikula ay tumaas nang bahagya pagkatapos na tumaas ang temperatura sa 70 °C.Sa mataas na temperatura, para sa composite film na may mataas na nilalaman ng HPMC, ang storage modulus ng composite film ay may halatang pababang trend sa pagtaas ng temperatura;habang para sa sample na may mataas na nilalaman ng HPS, ang modulus ng imbakan ay bumababa lamang nang bahagya sa pagtaas ng temperatura.

Fig. 3-3 Storage modulus (E′) (a) at loss tangent (tan δ) (b) ng HPS/HPMC blend films

Makikita mula sa Figure 3-3(b) na ang mga sample na may nilalamang HPMC na mas mataas sa 30% (5:5, 3:7, 0:10) lahat ay nagpapakita ng glass transition peak, at sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC, ang glass transition ang temperatura ng transition ay lumipat sa mataas na temperatura, na nagpapahiwatig na ang flexibility ng HPMC polymer chain ay nabawasan.Sa kabilang banda, ang dalisay na lamad ng HPS ay nagpapakita ng isang malaking tugatog ng sobre sa paligid ng 67 °C, habang ang pinagsama-samang lamad na may 70% na nilalaman ng HPS ay walang malinaw na paglipat ng salamin.Maaaring ito ay dahil mayroong isang tiyak na antas ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng HPMC at HPS, kaya't nililimitahan ang paggalaw ng mga molecular segment ng HPMC at HPS.

3.3.4 Pagsusuri ng thermal stability ng edible composite films

Fig. 3-4 TGA curves (a) at ang kanilang derivative (DTG) curves (b) ng HPS/HPMC blend films

Ang thermal stability ng edible composite film ng HPMC/HPS ay sinubok ng thermogravimetric analyzer.Ipinapakita ng Figure 3-4 ang thermogravimetric curve (TGA) at ang weight loss rate curve (DTG) nito ng composite film.Mula sa kurba ng TGA sa Figure 3-4(a), makikita na ang mga composite membrane sample na may iba't ibang ratio ay nagpapakita ng dalawang halatang yugto ng pagbabago ng thermogravimetric na may pagtaas ng temperatura.Ang volatilization ng tubig na na-adsorbed ng polysaccharide macromolecule ay nagreresulta sa isang maliit na yugto ng pagbaba ng timbang sa 30-180 °C bago mangyari ang aktwal na thermal degradation.Kasunod nito, mayroong isang mas malaking yugto ng pagbaba ng timbang sa 300~450 °C, dito ang thermal degradation phase ng HPMC at HPS.

Mula sa DTG curves sa Figure 3-4(b), makikita na ang thermal degradation peak temperature ng purong HPS at purong HPMC ay 338 °C at 400 °C, ayon sa pagkakabanggit, at ang thermal degradation peak temperature ng purong HPMC ay mas mataas kaysa sa HPS, na nagpapahiwatig na ang HPMC ay Mas mahusay na thermal stability kaysa sa HPS.Kapag ang nilalaman ng HPMC ay 30% (7:3), lumitaw ang isang solong peak sa 347 °C, na tumutugma sa katangian na peak ng HPS, ngunit ang temperatura ay mas mataas kaysa sa thermal degradation peak ng HPS;kapag ang nilalaman ng HPMC ay 70% ( 3:7), tanging ang katangiang peak ng HPMC ay lumitaw sa 400 °C;kapag ang nilalaman ng HPMC ay 50%, dalawang thermal degradation peak ang lumitaw sa DTG curve, 345 °C at 396 °C, ayon sa pagkakabanggit.Ang mga taluktok ay tumutugma sa mga katangian na mga taluktok ng HPS at HPMC, ayon sa pagkakabanggit, ngunit ang thermal degradation peak na tumutugma sa HPS ay mas maliit, at ang parehong mga taluktok ay may isang tiyak na paglilipat.Makikita na ang karamihan sa mga composite membrane ay nagpapakita lamang ng isang katangian na solong peak na naaayon sa isang tiyak na bahagi, at sila ay na-offset kumpara sa purong bahagi ng lamad, na nagpapahiwatig na mayroong isang tiyak na pagkakaiba sa pagitan ng mga bahagi ng HPMC at HPS.antas ng pagiging tugma.Ang thermal degradation peak temperature ng composite membrane ay mas mataas kaysa sa purong HPS, na nagpapahiwatig na maaaring mapabuti ng HPMC ang thermal stability ng HPS membrane sa isang tiyak na lawak.

3.3.5 Pagsusuri ng mekanikal na katangian ng edible composite film

Ang makunat na katangian ng HPMC/HPS composite films na may iba't ibang ratios ay sinusukat ng mechanical property analyzer sa 25 °C, relative humidity na 57% at 75%.Ipinapakita ng Figure 3-5 ang elastic modulus (a), elongation at break (b) at tensile strength (c) ng HPMC/HPS composite films na may iba't ibang ratios sa ilalim ng magkaibang relative humidity.Makikita mula sa figure na kapag ang relative humidity ay 57%, ang elastic modulus at tensile strength ng purong HPS film ang pinakamalaki, at ang purong HPMC ang pinakamaliit.Sa pagtaas ng nilalaman ng HPS, patuloy na tumaas ang elastic modulus at tensile strength ng composite films.Ang elongation sa break ng purong HPMC lamad ay mas malaki kaysa sa purong HPS lamad, at pareho ay mas malaki kaysa sa composite lamad.

Kapag ang relative humidity ay mas mataas (75%) kumpara sa 57% relative humidity, ang elastic modulus at tensile strength ng lahat ng sample ay bumaba, habang ang elongation sa break ay tumaas nang malaki.Ito ay higit sa lahat dahil ang tubig, bilang isang pangkalahatang plasticizer, ay maaaring maghalo ng HPMC at HPS matrix, bawasan ang puwersa sa pagitan ng mga polymer chain, at mapabuti ang kadaliang mapakilos ng mga polymer segment.Sa mataas na relatibong halumigmig, ang elastic modulus at tensile strength ng mga purong HPMC na pelikula ay mas mataas kaysa sa mga purong HPS na pelikula, ngunit ang elongation sa break ay mas mababa, isang resulta na ganap na naiiba sa mga resulta sa mababang kahalumigmigan.Kapansin-pansin na ang pagkakaiba-iba ng mga mekanikal na katangian ng mga pinagsama-samang pelikula na may mga ratio ng bahagi sa isang mataas na kahalumigmigan na 75% ay ganap na kabaligtaran sa isang mababang kahalumigmigan kumpara sa kaso sa isang kamag-anak na kahalumigmigan na 57%.Sa ilalim ng mataas na kahalumigmigan, ang moisture content ng pelikula ay tumataas, at ang tubig ay hindi lamang may isang tiyak na epekto ng plasticizing sa polymer matrix, ngunit nagtataguyod din ng recrystallization ng starch.Kung ikukumpara sa HPMC, ang HPS ay may mas malakas na tendensya na mag-recrystallize, kaya ang epekto ng relatibong halumigmig sa HPS ay mas malaki kaysa sa HPMC.

Fig. 3-5 Tensile properties ng HPS/HPMC films na may iba't ibang HPS/HPMC ratios na equilibrate sa ilalim ng iba't ibang relative humility (RH) na kondisyon.*: iba't ibang mga letra ng numero ay makabuluhang naiiba sa iba't ibang RH, na inilapat sa buong disertasyon

3.3.6 Pagsusuri ng Oxygen Permeability ng Edible Composite Films

Ang edible composite film ay ginagamit bilang food packaging material upang palawigin ang shelf life ng pagkain, at ang pagganap ng oxygen barrier nito ay isa sa mga mahalagang indicator.Samakatuwid, ang mga rate ng paghahatid ng oxygen ng mga nakakain na pelikula na may iba't ibang ratio ng HPMC/HPS ay sinusukat sa temperatura na 23 °C, at ang mga resulta ay ipinapakita sa Figure 3-6.Ito ay makikita mula sa figure na ang oxygen permeability ng purong HPS lamad ay makabuluhang mas mababa kaysa sa purong HPMC lamad, na nagpapahiwatig na ang HPS lamad ay may mas mahusay na oxygen barrier properties kaysa sa HPMC lamad.Dahil sa mababang lagkit at pagkakaroon ng mga amorphous na rehiyon, ang HPMC ay madaling bumuo ng isang medyo maluwag na istraktura ng network na mababa ang density sa pelikula;kumpara sa HPS, ito ay may mas mataas na tendensya na mag-recrystallize, at madali itong bumuo ng isang siksik na istraktura sa pelikula.Maraming mga pag-aaral ang nagpakita na ang mga starch film ay may magandang oxygen barrier properties kumpara sa iba pang polymers [139, 301, 335, 336].

Fig. 3-6 Oxygen permeability ng HPS/HPMC blend films

Ang pagdaragdag ng HPS ay maaaring makabuluhang bawasan ang oxygen permeability ng HPMC membranes, at ang oxygen permeability ng composite membranes ay bumababa nang husto sa pagtaas ng nilalaman ng HPS.Ang pagdaragdag ng oxygen-impermeable HPS ay maaaring tumaas ang tortuosity ng oxygen channel sa composite membrane, na humahantong naman sa pagbaba sa oxygen permeation rate at sa huli ay mas mababa ang oxygen permeability.Ang mga katulad na resulta ay naiulat para sa iba pang mga katutubong starch [139,301].

3.4 Buod ng kabanatang ito

Sa kabanatang ito, gamit ang HPMC at HPS bilang pangunahing hilaw na materyales, at pagdaragdag ng polyethylene glycol bilang isang plasticizer, ang mga nakakain na composite na pelikula ng HPMC/HPS na may iba't ibang ratio ay inihanda sa pamamagitan ng paraan ng paghahagis.Ang impluwensya ng mga likas na katangian ng mga bahagi at ang compounding ratio sa microscopic morphology ng composite membrane ay pinag-aralan sa pamamagitan ng pag-scan ng electron microscopy;ang mga mekanikal na katangian ng composite membrane ay pinag-aralan ng mechanical-properties tester.Ang impluwensya ng mga likas na katangian ng mga bahagi at ang compounding ratio sa mga katangian ng oxygen barrier at light transmittance ng composite film ay pinag-aralan ng oxygen transmittance tester at UV-vis spectrophotometer.Ginamit ang pag-scan ng electron microscopy, thermogravimetric analysis at dynamic na thermal analysis.Ang mekanikal na pagsusuri at iba pang mga analytical na pamamaraan ay ginamit upang pag-aralan ang compatibility at phase separation ng cold-hot gel compound system.Ang mga pangunahing natuklasan ay ang mga sumusunod:

1. Kung ikukumpara sa purong HPMC, ang dalisay na HPS ay mas madaling bumuo ng isang homogenous at makinis na microscopic surface morphology.Ito ay higit sa lahat dahil sa mas mahusay na molekular na muling pagsasaayos ng mga macromolecule ng starch (mga molekula ng amylose at mga molekula ng amylopectin) sa solusyon na may tubig na almirol sa panahon ng proseso ng paglamig.
2. Ang mga compound na may mataas na nilalaman ng HPMC ay mas malamang na bumuo ng mga homogenous na istruktura ng lamad.Pangunahing batay ito sa mga katangian ng gel ng HPMC at HPS.Sa temperaturang bumubuo ng pelikula, ang HPMC at HPS ay nagpapakita ng mababang lagkit na estado ng solusyon at isang mataas na lagkit na estado ng gel, ayon sa pagkakabanggit.Ang high-viscosity dispersed phase ay dispersed sa low-viscosity continuous phase., mas madaling makabuo ng isang homogenous na sistema.
3. May malaking epekto ang relatibong halumigmig sa mga mekanikal na katangian ng HPMC/HPS composite films, at ang antas ng epekto nito ay tumataas sa pagtaas ng nilalaman ng HPS.Sa mas mababang relatibong halumigmig, ang parehong nababanat na modulus at makunat na lakas ng mga pinagsama-samang pelikula ay tumaas sa pagtaas ng nilalaman ng HPS, at ang pagpahaba sa break ng mga pinagsama-samang pelikula ay makabuluhang mas mababa kaysa sa mga purong sangkap na pelikula.Sa pagtaas ng relatibong halumigmig, bumababa ang elastic modulus at tensile strength ng composite film, at ang pagpahaba sa break ay tumaas nang malaki, at ang ugnayan sa pagitan ng mga mekanikal na katangian ng composite film at ang compounding ratio ay nagpakita ng isang ganap na kabaligtaran na pattern ng pagbabago sa ilalim ng iba't ibang relatibong halumigmig.Ang mga mekanikal na katangian ng composite membrane na may iba't ibang compounding ratios ay nagpapakita ng intersection sa ilalim ng iba't ibang relative humidity condition, na nagbibigay ng posibilidad na i-optimize ang performance ng produkto ayon sa iba't ibang kinakailangan ng application.
4. Ang pagdaragdag ng HPS ay makabuluhang napabuti ang mga katangian ng oxygen barrier ng composite membrane.Ang oxygen permeability ng composite membrane ay nabawasan nang husto sa pagtaas ng nilalaman ng HPS.
5. Sa sistema ng tambalang malamig at mainit na gel ng HPMC/HPS, mayroong tiyak na pagkakatugma sa pagitan ng dalawang bahagi.Walang halatang dalawang-phase na interface ang natagpuan sa mga imahe ng SEM ng lahat ng mga pinagsama-samang pelikula, karamihan sa mga pinagsama-samang pelikula ay mayroon lamang isang glass transition point sa mga resulta ng DMA, at isang thermal degradation peak lamang ang lumitaw sa mga DTG curves ng karamihan sa mga composite. mga pelikula.Ipinapakita nito na mayroong isang tiyak na paglalarawan sa pagitan ng HPMC at HPS.

Ang mga resulta ng eksperimentong nasa itaas ay nagpapakita na ang pagsasama-sama ng HPS at HPMC ay hindi lamang makakabawas sa gastos ng produksyon ng HPMC na nakakain na pelikula, ngunit nagpapabuti din sa pagganap nito.Ang mga mekanikal na katangian, mga katangian ng oxygen barrier at optical na katangian ng nakakain na composite film ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagsasaayos ng compounding ratio ng dalawang bahagi at ang kamag-anak na kahalumigmigan ng panlabas na kapaligiran.

Kabanata 4 Relasyon sa pagitan ng Micromorphology at Mechanical Properties ng HPMC/HPS Compound System

Kung ikukumpara sa mas mataas na entropy ng paghahalo sa panahon ng paghahalo ng haluang metal, ang paghahalo ng entropy sa panahon ng polymer compounding ay kadalasang napakaliit, at ang init ng compounding sa panahon ng compounding ay kadalasang positibo, na nagreresulta sa mga proseso ng polymer compounding.Ang pagbabago sa libreng enerhiya ng Gibbs ay positibo (���>), samakatuwid, ang mga polymer formulations ay may posibilidad na bumuo ng phase-separated two-phase system, at ang ganap na compatible polymer formulations ay napakabihirang [242].

Ang mga miscible compound system ay kadalasang makakamit ang molecular-level miscibility sa thermodynamics at bumubuo ng mga homogenous compound, kaya karamihan sa mga polymer compound system ay hindi mapaghalo.Gayunpaman, maraming mga polymer compound system ang maaaring umabot sa isang katugmang estado sa ilalim ng ilang mga kundisyon at maging mga compound system na may tiyak na pagkakatugma [257].

Ang mga macroscopic na katangian tulad ng mga mekanikal na katangian ng polymer composite system ay nakasalalay sa isang malaking lawak sa interaksyon at phase morphology ng kanilang mga bahagi, lalo na ang compatibility sa pagitan ng mga bahagi at ang komposisyon ng tuloy-tuloy at dispersed phases [301].Samakatuwid, napakahalaga na pag-aralan ang microscopic morphology at macroscopic na mga katangian ng composite system at itatag ang ugnayan sa pagitan ng mga ito, na may malaking kahalagahan upang makontrol ang mga katangian ng composite na materyales sa pamamagitan ng pagkontrol sa phase structure at compatibility ng composite system.

Sa proseso ng pag-aaral ng morphology at phase diagram ng kumplikadong sistema, napakahalaga na pumili ng angkop na paraan upang makilala ang iba't ibang bahagi.Gayunpaman, ang pagkakaiba sa pagitan ng HPMC at HPS ay medyo mahirap, dahil parehong may mahusay na transparency at katulad na refractive index, kaya mahirap na makilala ang dalawang bahagi sa pamamagitan ng optical microscopy;bilang karagdagan, dahil pareho ang organikong carbon-based na materyal, kaya ang dalawa ay may katulad na pagsipsip ng enerhiya, kaya mahirap din para sa pag-scan ng mikroskopyo ng elektron upang tumpak na makilala ang pares ng mga bahagi.Ang Fourier transform infrared spectroscopy ay maaaring magpakita ng mga pagbabago sa morphology at phase diagram ng protein-starch complex system sa pamamagitan ng area ratio ng polysaccharide band sa 1180-953 cm-1 at ang amide band sa 1750-1483 cm-1 [52, 337], ngunit ang pamamaraang ito ay napakakomplikado at karaniwang nangangailangan ng synchrotron radiation na Fourier transform infrared techniques upang makabuo ng sapat na kaibahan para sa HPMC/HPS hybrid system.Mayroon ding mga diskarte upang makamit ang paghihiwalay na ito ng mga bahagi, tulad ng transmission electron microscopy at small-angle X-ray scattering, ngunit ang mga diskarteng ito ay karaniwang kumplikado [338].Sa paksang ito, ginagamit ang simpleng paraan ng pagsusuri ng optical microscope sa pagtitina ng yodo, at ang prinsipyo na ang huling pangkat ng amylose helical na istraktura ay maaaring tumugon sa yodo upang bumuo ng mga inclusion complex ay ginagamit upang kulayan ang HPMC/HPS compound system sa pamamagitan ng pagtitina ng yodo, kaya na HPS Ang mga bahagi ay nakikilala mula sa mga bahagi ng HPMC sa pamamagitan ng kanilang iba't ibang kulay sa ilalim ng light microscope.Samakatuwid, ang yodo dyeing optical mikroskopyo analysis method ay isang simple at epektibong paraan ng pananaliksik para sa morphology at phase diagram ng starch-based complex system.

Sa kabanatang ito, ang microscopic morphology, phase distribution, phase transition at iba pang microstructure ng HPMC/HPS compound system ay pinag-aralan sa pamamagitan ng iodine dyeing optical microscope analysis;at mekanikal na mga katangian at iba pang mga macroscopic na katangian;at sa pamamagitan ng pagsusuri ng ugnayan ng microscopic morphology at macroscopic properties ng iba't ibang konsentrasyon ng solusyon at compounding ratios, naitatag ang ugnayan sa pagitan ng microstructure at macroscopic na katangian ng HPMC/HPS compound system, upang makontrol ang HPMC/HPS.Magbigay ng batayan para sa mga katangian ng mga pinagsama-samang materyales.

4.1 Mga Materyales at Kagamitan

4.1.1 Pangunahing pang-eksperimentong materyales

4.2 Eksperimental na paraan

4.2.1 Paghahanda ng HPMC/HPS compound solution

Maghanda ng HPMC solution at HPS solution sa 3%, 5%, 7% at 9% na konsentrasyon, tingnan ang 2.2.1 para sa paraan ng paghahanda.Paghaluin ang HPMC solution at HPS solution ayon sa 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 Ang iba't ibang ratios ay pinaghalo sa bilis na 250 rmp/min sa 21 °C sa loob ng 30 min, at ang mga halo-halong solusyon na may iba't ibang konsentrasyon at iba't ibang ratios ay nakuha.

4.2.2 Paghahanda ng HPMC/HPS composite membrane

Tingnan ang 3.2.1.

4.2.3 Paghahanda ng HPMC/HPS composite capsules

Sumangguni sa solusyon na inihanda ng pamamaraan sa 2.2.1, gumamit ng hindi kinakalawang na asero na amag para sa paglubog, at tuyo ito sa 37 °C.Hilahin ang mga pinatuyong kapsula, putulin ang labis, at pagsamahin ang mga ito upang bumuo ng isang pares.

4.2.4 HPMC/HPS composite film optical mikroskopyo

4.2.4.1 Mga Prinsipyo ng Optical Microscopy Analysis

Ang optical microscope ay gumagamit ng optical na prinsipyo ng magnifying imaging sa pamamagitan ng convex lens, at gumagamit ng dalawang converging lens upang palawakin ang pagbubukas ng anggulo ng kalapit na maliliit na substance sa mga mata, at palakihin ang laki ng maliliit na substance na hindi matukoy ng mata ng tao. hanggang sa ang laki ng mga sangkap ay matukoy ng mata ng tao.

4.2.4.2 Paraan ng pagsubok

Ang HPMC/HPS compound solutions ng iba't ibang konsentrasyon at compounding ratios ay kinuha sa 21 °C, ibinagsak sa isang glass slide, inihagis sa manipis na layer, at pinatuyo sa parehong temperatura.Ang mga pelikula ay nabahiran ng 1% iodine solution (1 g ng yodo at 10 g ng potassium iodide ay inilagay sa isang 100-mL volumetric flask, at natunaw sa ethanol), na inilagay sa larangan ng light microscope para sa pagmamasid at pagkuha ng litrato.

4.2.5 Light transmittance ng HPMC/HPS composite film

4.2.5.1 Prinsipyo ng pagsusuri ng UV-vis spectrophotometry

Pareho sa 3.2.3.1.

4.2.5.1 Paraan ng pagsubok

Tingnan ang 3.2.3.2.

4.2.6 Mga tensile na katangian ng HPMC/HPS composite films

4.2.6.1 Prinsipyo ng tensile property analysis

Pareho sa 3.2.3.1.

4.2.6.1 Paraan ng pagsubok

Ang mga sample ay nasubok pagkatapos ng equilibrating sa 73% na kahalumigmigan para sa 48 h.Tingnan ang 3.2.3.2 para sa paraan ng pagsubok.

4.3 Mga Resulta at Talakayan

4.3.1 Pagmamasid sa transparency ng produkto

Ang Figure 4-1 ay nagpapakita ng mga nakakain na pelikula at mga kapsula na inihanda sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng HPMC at HPS sa isang 70:30 compounding ratio.Tulad ng makikita mula sa figure, ang mga produkto ay may mahusay na transparency, na nagpapahiwatig na ang HPMC at HPS ay may magkatulad na mga indeks ng repraktibo, at isang homogenous na tambalan ay maaaring makuha pagkatapos ng compounding ang dalawa.

4.3.2 Mga larawan ng optical microscope ng mga HPMC/HPS complex bago at pagkatapos ng paglamlam

Ipinapakita ng Figure 4-2 ang tipikal na morpolohiya bago at pagkatapos ng pagtitina ng mga HPMC/HPS complex na may iba't ibang mga compounding ratio na naobserbahan sa ilalim ng optical microscope.Tulad ng makikita mula sa figure, mahirap na makilala ang HPMC phase at ang HPS phase sa unstained figure;ang tinina na purong HPMC at purong HPS ay nagpapakita ng kanilang sariling natatanging mga kulay, na dahil ang reaksyon ng HPS at iodine sa pamamagitan ng paglamlam ng iodine ay nagiging mas madilim.Samakatuwid, ang dalawang yugto sa sistema ng tambalang HPMC/HPS ay simple at malinaw na nakikilala, na higit na nagpapatunay na ang HPMC at HPS ay hindi mapaghalo at hindi makabuo ng isang homogenous na tambalan.Tulad ng makikita mula sa figure, habang ang nilalaman ng HPS ay tumataas, ang lugar ng madilim na lugar (HPS phase) sa figure ay patuloy na tumataas gaya ng inaasahan, kaya nagpapatunay na ang dalawang-phase na muling pagsasaayos ay nangyayari sa prosesong ito.Kapag ang nilalaman ng HPMC ay mas mataas sa 40%, ipinapakita ng HPMC ang estado ng tuloy-tuloy na yugto, at ang HPS ay nakakalat sa tuloy-tuloy na yugto ng HPMC bilang ang dispersed phase.Sa kabaligtaran, kapag ang nilalaman ng HPMC ay mas mababa sa 40%, ang HPS ay nagpapakita ng isang estado ng tuloy-tuloy na yugto, at ang HPMC ay nakakalat sa tuloy-tuloy na yugto ng HPS bilang isang dispersed na yugto.Samakatuwid, sa 5% na solusyon sa tambalang HPMC/HPS, sa pagtaas ng nilalaman ng HPS, kabaligtaran ang nangyari kapag ang ratio ng tambalan ay HPMC/HPS 40:60.Ang tuluy-tuloy na yugto ay nagbabago mula sa unang bahagi ng HPMC hanggang sa huling bahagi ng HPS.Sa pamamagitan ng pagmamasid sa hugis ng phase, makikita na ang HPMC phase sa HPS matrix ay spherical pagkatapos ng dispersion, habang ang dispersed na hugis ng HPS phase sa HPMC matrix ay mas irregular.

Bukod dito, sa pamamagitan ng pagkalkula ng ratio ng lugar ng light-colored area (HPMC) sa dark-colored area (HPS) sa HPMC/HPS complex pagkatapos ng pagtitina (nang hindi isinasaalang-alang ang sitwasyon ng mesophase), nalaman na ang lugar ng HPMC (light color)/HPS (dark color) sa figure Ang ratio ay palaging mas malaki kaysa sa aktwal na HPMC/HPS compound ratio.Halimbawa, sa staining diagram ng HPMC/HPS compound na may compound ratio na 50:50, ang area ng HPS sa interphase area ay hindi kinakalkula, at ang ratio ng light/dark area ay 71/29.Kinukumpirma ng resultang ito ang pagkakaroon ng malaking bilang ng mga mesophase sa composite system ng HPMC/HPS.

Kilalang-kilala na ang mga ganap na compatible na polymer compounding system ay medyo bihira dahil sa panahon ng polymer compounding process, ang init ng compounding ay kadalasang positibo at ang entropy ng compounding ay kadalasang nagbabago, kaya nagreresulta sa libreng enerhiya sa panahon ng compounding pagbabago sa isang positibong halaga.Gayunpaman, sa HPMC/HPS compound system, nangangako pa rin ang HPMC at HPS na magpakita ng mas mataas na antas ng compatibility, dahil ang HPMC at HPS ay parehong hydrophilic polysaccharides, may parehong structural unit – glucose, at pumasa sa parehong functional group ay binago sa hydroxypropyl.Ang phenomenon ng maramihang mesophases sa HPMC/HPS compound system ay nagpapahiwatig din na ang HPMC at HPS sa compound ay may isang tiyak na antas ng compatibility, at ang isang katulad na phenomenon ay nangyayari sa starch-polyvinyl alcohol blend system na may idinagdag na plasticizer.lumitaw din [339].

4.3.3 Ang kaugnayan sa pagitan ng microscopic morphology at ng macroscopic properties ng compound system

Ang ugnayan sa pagitan ng morphology, phase separation phenomenon, transparency at mekanikal na katangian ng HPMC/HPS composite system ay pinag-aralan nang detalyado.Ipinapakita ng Figure 4-3 ang epekto ng nilalaman ng HPS sa mga macroscopic na katangian tulad ng transparency at tensile modulus ng HPMC/HPS compound system.Makikita mula sa figure na ang transparency ng purong HPMC ay mas mataas kaysa sa purong HPS, higit sa lahat dahil ang recrystallization ng starch ay binabawasan ang transparency ng HPS, at ang hydroxypropyl modification ng starch ay isa ring mahalagang dahilan para sa pagbawas ng transparency ng HPS [340, 341].Makikita mula sa figure na ang transmittance ng HPMC/HPS compound system ay magkakaroon ng pinakamababang halaga sa pagkakaiba ng nilalaman ng HPS.Ang transmittance ng compound system, sa hanay ng nilalaman ng HPS sa ibaba 70%, ay tumataas nang mayit bumababa sa pagtaas ng nilalaman ng HPS;kapag ang nilalaman ng HPS ay lumampas sa 70%, ito ay tumataas sa pagtaas ng nilalaman ng HPS.Ang phenomenon na ito ay nangangahulugan na ang HPMC/HPS compound system ay hindi mapaghalo, dahil ang phase separation phenomenon ng system ay humahantong sa pagbaba ng light transmittance.Sa kabaligtaran, ang modulus ng Young ng compound system ay lumitaw din na isang minimum na punto na may iba't ibang mga proporsyon, at ang modulus ng Young ay patuloy na bumaba sa pagtaas ng nilalaman ng HPS, at umabot sa pinakamababang punto kapag ang nilalaman ng HPS ay 60%.Patuloy na tumaas ang modulus, at bahagyang tumaas ang modulus.Ang modulus ng Young ng HPMC/HPS compound system ay nagpakita ng isang minimum na halaga, na nagpahiwatig din na ang compound system ay isang hindi mapaghalo na sistema.Ang pinakamababang punto ng light transmittance ng HPMC/HPS compound system ay pare-pareho sa phase transition point ng HPMC continuous phase sa dispersed phase at ang pinakamababang punto ng Young's modulus value sa Figure 4-2.

4.3.4 Ang epekto ng konsentrasyon ng solusyon sa microscopic morphology ng compound system

Ipinapakita ng Figure 4-4 ang epekto ng konsentrasyon ng solusyon sa morphology at phase transition ng HPMC/HPS compound system.Tulad ng makikita mula sa figure, ang mababang konsentrasyon ng 3% HPMC/HPS compound system, sa compound ratio ng HPMC/HPS ay 40:60, ang hitsura ng co-continuous na istraktura ay maaaring sundin;habang nasa mataas na konsentrasyon ng 7% na solusyon, ang co-continuous na istraktura na ito ay sinusunod sa figure na may compounding ratio na 50:50.Ang resultang ito ay nagpapakita na ang phase transition point ng HPMC/HPS compound system ay may tiyak na concentration dependence, at ang HPMC/HPS compound ratio ng phase transition ay tumataas sa pagtaas ng compound solution concentration, at ang HPS ay may posibilidad na bumuo ng tuluy-tuloy na phase ..Bilang karagdagan, ang mga domain ng HPS na nakakalat sa tuloy-tuloy na bahagi ng HPMC ay nagpakita ng magkatulad na mga hugis at morpolohiya na may pagbabago ng konsentrasyon;habang ang HPMC dispersed phases dispersed sa HPS tuloy-tuloy na phase ay nagpakita ng iba't ibang mga hugis at morphologies sa iba't ibang mga konsentrasyon.at sa pagtaas ng konsentrasyon ng solusyon, ang dispersion area ng HPMC ay naging mas at mas hindi regular.Ang pangunahing dahilan para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang lagkit ng solusyon ng HPS ay mas mataas kaysa sa solusyon ng HPMC sa temperatura ng silid, at ang pagkahilig ng bahagi ng HPMC na bumuo ng isang maayos na spherical na estado ay pinigilan dahil sa pag-igting sa ibabaw.

4.3.5 Epekto ng konsentrasyon ng solusyon sa mga mekanikal na katangian ng compound system

Naaayon sa mga morpolohiya ng Fig. 4-4, ang Fig. 4-5 ay nagpapakita ng mga tensile properties ng mga composite film na nabuo sa ilalim ng iba't ibang solusyon sa konsentrasyon.Makikita mula sa figure na ang modulus at elongation ng Young sa break ng HPMC/HPS composite system ay may posibilidad na bumaba sa pagtaas ng konsentrasyon ng solusyon, na pare-pareho sa unti-unting pagbabago ng HPMC mula sa tuloy-tuloy na phase hanggang dispersed phase sa Figure 4 -4.Ang mikroskopikong morpolohiya ay pare-pareho.Dahil ang Young's modulus ng HPMC homopolymer ay mas mataas kaysa sa HPS, hinuhulaan na ang Young's modulus ng HPMC/HPS composite system ay mapapabuti kapag ang HPMC ay ang tuluy-tuloy na yugto.

4.4 Buod ng kabanatang ito

Sa kabanatang ito, ang HPMC/HPS compound solutions at edible composite films na may iba't ibang konsentrasyon at compounding ratios ay inihanda, at ang microscopic morphology at phase transition ng HPMC/HPS compound system ay naobserbahan sa pamamagitan ng optical microscope analysis ng iodine staining upang makilala ang mga phase ng starch.Ang light transmittance at mechanical properties ng edible composite film ng HPMC/HPS ay pinag-aralan ng UV-vis spectrophotometer at mechanical property tester, at ang mga epekto ng iba't ibang konsentrasyon at compounding ratios sa optical properties at mechanical properties ng compounding system ay pinag-aralan.Ang ugnayan sa pagitan ng microstructure at macroscopic properties ng HPMC/HPS compound system ay itinatag sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng microstructure ng composite system, tulad ng microstructure, phase transition at phase separation, at macroscopic properties tulad ng optical properties at mechanical properties.Ang mga pangunahing natuklasan ay ang mga sumusunod:

1. Ang paraan ng pagsusuri ng optical mikroskopyo upang makilala ang mga yugto ng starch sa pamamagitan ng paglamlam ng yodo ay ang pinakasimple, direkta at epektibong paraan para sa pag-aaral ng morphology at phase transition ng starch-based compound system.Sa paglamlam ng iodine, ang bahagi ng starch ay lumilitaw na mas madilim at mas madilim sa ilalim ng light microscopy, habang ang HPMC ay hindi nabahiran at samakatuwid ay lumilitaw na mas magaan ang kulay.
2. Ang sistema ng tambalang HPMC/HPS ay hindi mapaghalo, at mayroong isang phase transition point sa compound system, at ang phase transition point na ito ay may isang tiyak na compound ratio dependence at solution concentration dependence.
3. Ang HPMC/HPS compound system ay may mahusay na compatibility, at isang malaking bilang ng mga mesophases ay naroroon sa compound system.Sa intermediate phase, ang tuloy-tuloy na phase ay dispersed sa dispersed phase sa estado ng mga particle.
4. Ang dispersed phase ng HPS sa HPMC matrix ay nagpakita ng magkatulad na spherical na hugis sa iba't ibang konsentrasyon;Ang HPMC ay nagpakita ng hindi regular na morpolohiya sa HPS matrix, at ang iregularidad ng morpolohiya ay tumaas sa pagtaas ng konsentrasyon.
5. Ang relasyon sa pagitan ng microstructure, phase transition, transparency at mekanikal na katangian ng HPMC/HPS composite system ay itinatag.a.Ang pinakamababang punto ng transparency ng compound system ay pare-pareho sa phase transition point ng HPMC mula sa tuloy-tuloy na phase hanggang sa dispersed phase at ang pinakamababang punto ng pagbaba ng tensile modulus.b.Bumababa ang modulus at elongation ng Young sa break kasabay ng pagtaas ng konsentrasyon ng solusyon, na sanhi ng pag-uugnay sa morphological na pagbabago ng HPMC mula sa tuloy-tuloy na yugto hanggang sa dispersed na bahagi sa compound system.

Sa buod, ang mga macroscopic na katangian ng HPMC/HPS composite system ay malapit na nauugnay sa microscopic morphological structure nito, phase transition, phase separation at iba pang phenomena, at ang mga katangian ng composites ay maaaring i-regulate sa pamamagitan ng pagkontrol sa phase structure at compatibility ng composite. sistema.

Kabanata 5 Impluwensya ng HPS Hydroxypropyl Substitution Degree sa Rheological Properties ng HPMC/HPS Compound System

Kilalang-kilala na ang maliliit na pagbabago sa kemikal na istraktura ng almirol ay maaaring humantong sa mga dramatikong pagbabago sa mga rheological na katangian nito.Samakatuwid, ang pagbabago ng kemikal ay nag-aalok ng posibilidad na mapabuti at kontrolin ang mga rheological na katangian ng mga produkto na nakabatay sa starch [342].Sa turn, ang pag-master ng impluwensya ng starch chemical structure sa mga rheological properties nito ay mas mauunawaan ang structural properties ng starch-based na mga produkto, at magbigay ng batayan para sa disenyo ng mga binagong starch na may pinabuting starch functional properties [235].Ang hydroxypropyl starch ay isang propesyonal na binagong almirol na malawakang ginagamit sa larangan ng pagkain at gamot.Ito ay kadalasang inihahanda ng etherification reaction ng native starch na may propylene oxide sa ilalim ng alkaline na kondisyon.Ang hydroxypropyl ay isang hydrophilic group.Ang pagpapakilala ng mga pangkat na ito sa starch molecular chain ay maaaring masira o magpahina sa intramolecular hydrogen bond na nagpapanatili ng starch granule structure.Samakatuwid, ang mga katangian ng physicochemical ng hydroxypropyl starch ay nauugnay sa antas ng pagpapalit ng mga hydroxypropyl group sa molecular chain nito [233, 235, 343, 344].

Maraming pag-aaral ang nag-imbestiga sa epekto ng hydroxypropyl substitution degree sa physicochemical properties ng hydroxypropyl starch.Han et al.pinag-aralan ang mga epekto ng hydroxypropyl waxy starch at hydroxypropyl cornstarch sa istraktura at retrogradation na mga katangian ng Korean glutinous rice cakes.Natuklasan ng pag-aaral na ang hydroxypropylation ay maaaring mabawasan ang gelatinization temperature ng starch at mapabuti ang water holding capacity ng starch.pagganap, at makabuluhang inhibited ang pag-iipon na phenomenon ng starch sa Korean glutinous rice cakes [345].Kaur et al.pinag-aralan ang epekto ng hydroxypropyl substitution sa physicochemical properties ng iba't ibang varieties ng potato starch, at natagpuan na ang antas ng hydroxypropyl substitution ng potato starch ay iba-iba sa iba't ibang varieties, at ang epekto nito sa mga katangian ng starch na may malaking particle size Mas makabuluhan;ang reaksyon ng hydroxypropylation ay nagiging sanhi ng maraming mga fragment at grooves sa ibabaw ng mga butil ng almirol;Ang pagpapalit ng hydroxypropyl ay maaaring makabuluhang mapabuti ang mga katangian ng pamamaga, tubig solubility at solubility ng starch sa dimethyl sulfoxide, at mapabuti ang starch ang transparency ng paste [346].Lawal et al.pinag-aralan ang epekto ng hydroxypropyl substitution sa mga katangian ng sweet potato starch.Ang pag-aaral ay nagpakita na pagkatapos ng hydroxypropyl modification, ang libreng pamamaga kapasidad at tubig solubility ng almirol ay pinabuting;ang recrystallization at retrogradation ng native starch ay inhibited;Ang digestibility ay napabuti [347].Schmitz et al.naghanda ng hydroxypropyl tapioca starch at natagpuan na mayroon itong mas mataas na kapasidad sa pamamaga at lagkit, mas mababang rate ng pagtanda, at mas mataas na katatagan ng freeze-thaw [344].

Gayunpaman, mayroong ilang mga pag-aaral sa mga rheological na katangian ng hydroxypropyl starch, at ang mga epekto ng hydroxypropyl modification sa mga rheological na katangian at mga katangian ng gel ng starch-based na mga compound system ay bihirang naiulat sa ngayon.Chun et al.pinag-aralan ang rheology ng low-concentration (5%) hydroxypropyl rice starch solution.Ang mga resulta ay nagpakita na ang epekto ng hydroxypropyl modification sa steady-state at dynamic na viscoelasticity ng starch solution ay nauugnay sa antas ng pagpapalit, at ang isang maliit na halaga ng hydroxypropyl Propyl substitution ay maaaring makabuluhang baguhin ang rheological properties ng starch solution;ang koepisyent ng lagkit ng mga solusyon sa almirol ay bumababa sa pagtaas ng antas ng pagpapalit, at ang pag-asa sa temperatura ng mga rheological na katangian nito ay tumataas sa pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl.Ang halaga ay bumababa sa pagtaas ng antas ng pagpapalit [342].Lee et al.pinag-aralan ang epekto ng hydroxypropyl substitution sa mga pisikal na katangian at rheological na katangian ng sweet potato starch, at ang mga resulta ay nagpakita na ang kakayahan sa pamamaga at water solubility ng starch ay tumaas sa pagtaas ng antas ng hydroxypropyl substitution;Bumababa ang halaga ng enthalpy sa pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl;ang viscosity coefficient, complex viscosity, yield stress, complex viscosity at dynamic modulus ng starch solution lahat ay bumababa sa pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree, fluid index at loss factor Tumataas ito sa antas ng hydroxypropyl substitution;bumababa ang lakas ng gel ng starch glue, tumataas ang stability ng freeze-thaw, at bumababa ang syneresis effect [235].

Sa kabanatang ito, pinag-aralan ang epekto ng HPS hydroxypropyl substitution degree sa rheological properties at gel properties ng HPMC/HPS cold at hot gel compound system.Ang sitwasyon ng paglipat ay may malaking kahalagahan para sa malalim na pag-unawa sa kaugnayan sa pagitan ng pagbuo ng istraktura at mga katangian ng rheolohiko.Bilang karagdagan, ang mekanismo ng gelation ng HPMC/HPS reverse-cooling compound system ay paunang tinalakay, upang makapagbigay ng ilang teoretikal na gabay para sa iba pang katulad na reverse-heat-cooling gel system.

5.1 Mga Materyales at Kagamitan

5.1.1 Pangunahing pang-eksperimentong materyales

5.1.2 Pangunahing instrumento at kagamitan

5.2 Eksperimental na paraan

5.2.1 Paghahanda ng tambalang solusyon

15% HPMC/HPS compound solutions na may iba't ibang compounding ratios (100/0, 50/50, 0/100) at HPS na may iba't ibang hydroxypropyl substitution degrees (G80, A939, A1081).Ang mga paraan ng paghahanda ng A1081, A939, HPMC at ang kanilang mga tambalang solusyon ay ipinapakita sa 2.2.1.Ang G80 at ang mga compound solution nito na may HPMC ay gelatinized sa pamamagitan ng paghalo sa ilalim ng mga kondisyon na 1500psi at 110°C sa isang autoclave, dahil ang G80 Native starch ay mataas na amylose (80%), at ang gelatinization temperature nito ay mas mataas sa 100 °C, na hindi maaaring naabot ng orihinal na water-bath gelatinization method [348].

5.2.2 Rheological properties ng HPMC/HPS compound solutions na may iba't ibang degree ng HPS hydroxypropyl substitution

5.2.2.1 Prinsipyo ng rheological analysis

Pareho sa 2.2.2.1

5.2.2.2 Paraan ng pagsubok sa flow mode

Ang isang parallel plate clamp na may diameter na 60 mm ay ginamit, at ang plate spacing ay nakatakda sa 1 mm.

1. Mayroong isang pamamaraan ng pagsubok ng pre-shear flow at isang three-stage thixotropy.Pareho sa 2.2.2.2.
2. Paraan ng pagsubok sa daloy nang walang pre-shear at thixotropic ring thixotropy.Ang temperatura ng pagsubok ay 25 °C, a.Paggugupit sa pagtaas ng bilis, saklaw ng shear rate 0-1000 s-1, oras ng paggugupit 1 min;b.Constant shearing, shearing rate 1000 s-1, shearing time 1 min;c.Pinababang bilis ng paggugupit, ang saklaw ng shear rate ay 1000-0s-1, at ang oras ng paggugupit ay 1 min.

5.2.2.3 Paraan ng pagsubok sa oscillation mode

Ang isang parallel plate fixture na may diameter na 60 mm ay ginamit, at ang plate spacing ay nakatakda sa 1 mm.

1. Deformation variable sweep.Test temperature 25 °C, frequency 1 Hz, deformation 0.01-100 %.
2. Pag-scan ng temperatura.Dalas 1 Hz, pagpapapangit 0.1 %, a.Proseso ng pag-init, temperatura 5-85 °C, rate ng pag-init 2 °C/min;b.Proseso ng paglamig, temperatura 85-5 °C, bilis ng paglamig 2 °C/min.Ang isang silicone oil seal ay ginagamit sa paligid ng sample upang maiwasan ang pagkawala ng kahalumigmigan sa panahon ng pagsubok.
3. Frequency sweep.Variation 0.1 %, frequency 1-100 rad/s.Ang mga pagsubok ay isinagawa sa 5 °C at 85 °C, ayon sa pagkakabanggit, at na-equilibrate sa temperatura ng pagsubok sa loob ng 5 min bago ang pagsubok.

Ang ugnayan sa pagitan ng storage modulus G′ at loss modulus G″ ng polymer solution at ang angular frequency ω ay sumusunod sa power law:

kung saan ang n′ at n″ ay ang mga slope ng log G′-log ω at log G″-log ω, ayon sa pagkakabanggit;

Ang G0′ at G0″ ay ang mga intercept ng log G′-log ω at log G″-log ω, ayon sa pagkakabanggit.

5.2.3 Optical na mikroskopyo

5.2.3.1 Prinsipyo ng instrumento

Pareho sa 4.2.3.1

5.2.3.2 Paraan ng pagsubok

Ang 3% 5:5 HPMC/HPS compound solution ay kinuha sa iba't ibang temperatura na 25 °C, 45 °C, at 85 °C, ibinagsak sa isang glass slide na pinananatiling nasa parehong temperatura, at inihagis sa isang manipis na pelikula.layer solution at tuyo sa parehong temperatura.Ang mga pelikula ay nabahiran ng 1% na solusyon sa yodo, inilagay sa larangan ng light microscope para sa pagmamasid at nakuhanan ng litrato.

5.3 Mga Resulta at Talakayan

5.3.1 Pagsusuri ng lagkit at pattern ng daloy

5.3.1.1 Paraan ng pagsubok sa daloy nang walang pre-shear at thixotropic ring thixotropy

Gamit ang paraan ng pagsubok sa daloy nang walang pre-shearing at ang thixotropic ring thixotropic method, ang lagkit ng HPMC/HPS compound solution na may iba't ibang antas ng hydroxypropyl substitution HPS ay pinag-aralan.Ang mga resulta ay ipinapakita sa Figure 5-1.Ito ay makikita mula sa figure na ang lagkit ng lahat ng mga sample ay nagpapakita ng isang bumababa na trend sa pagtaas ng shear rate sa ilalim ng pagkilos ng shear force, na nagpapakita ng isang tiyak na antas ng shear thinning phenomenon.Karamihan sa mga solusyon o natutunaw na polimer na may mataas na konsentrasyon ay sumasailalim sa malakas na pagkakabukod at muling pagsasaayos ng molekular sa ilalim ng paggugupit, kaya nagpapakita ng pag-uugali ng pseudoplastic fluid [305, 349, 350].Gayunpaman, ang shear thinning degrees ng HPMC/HPS compound solutions ng HPS na may iba't ibang hydroxypropyl substitution degrees ay iba.

Fig. 5-1 Viscosities vs. shear rate ng HPS/HPMC solution na may iba't ibang hydropropyl substitution degree ng HPS (nang walang pre-shearing, ang solid at hollow na mga simbolo ay nagpapakita ng pagtaas ng rate at pagbaba ng rate ng proseso, ayon sa pagkakabanggit)

Makikita mula sa figure na ang lagkit at shear thinning degree ng pure HPS sample ay mas mataas kaysa sa HPMC/HPS compound sample, habang ang shear thinning degree ng HPMC solution ay ang pinakamababa, higit sa lahat dahil ang lagkit ng HPS sa mababang temperatura ay makabuluhang mas mataas kaysa sa HPMC.Bilang karagdagan, para sa HPMC/HPS compound solution na may parehong compound ratio, ang lagkit ay tumataas sa HPS hydroxypropyl substitution degree.Maaaring ito ay dahil ang pagdaragdag ng mga pangkat ng hydroxypropyl sa mga molekula ng almirol ay sumisira sa mga intermolecular hydrogen bond at sa gayon ay humahantong sa pagkawatak-watak ng mga butil ng starch.Ang hydroxypropylation ay makabuluhang nabawasan ang shear thinning phenomenon ng starch, at ang shear thinning phenomenon ng native starch ang pinaka-halata.Sa patuloy na pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl, unti-unting bumaba ang antas ng pagnipis ng paggugupit ng HPS.

Ang lahat ng mga sample ay may mga thixotropic ring sa shear stress-shear rate curve, na nagpapahiwatig na ang lahat ng mga sample ay may isang tiyak na antas ng thixotropy.Ang thixotropic strength ay kinakatawan ng laki ng thixotropic ring area.Ang mas thixotropic ang sample ay [351].Ang flow index n at viscosity coefficient K ng sample solution ay maaaring kalkulahin ng Ostwald-de Waele power law (tingnan ang equation (2-1)).

Talahanayan 5-1 Flow behavior index (n) at fluid consistency index (K) sa panahon ng pagtaas ng rate at pagbaba ng rate ng proseso at thixotropy loop area ng HPS/HPMC solution na may iba't ibang hydropropyl substitution degree ng HPS sa 25 °C

Ipinapakita ng talahanayan 5-1 ang flow index n, viscosity coefficient K at thixotropic ring area ng HPMC/HPS compound solutions na may iba't ibang degree ng hydroxypropyl substitution HPS sa proseso ng pagtaas ng shearing at decreasing shearing.Makikita mula sa talahanayan na ang flow index n ng lahat ng sample ay mas mababa sa 1, na nagpapahiwatig na ang lahat ng sample na solusyon ay pseudoplastic fluid.Para sa HPMC/HPS compound system na may parehong HPS hydroxypropyl substitution degree, ang flow index n ay tumataas kasabay ng pagtaas ng HPMC content, na nagpapahiwatig na ang pagdaragdag ng HPMC ay ginagawang ang compound solution ay nagpapakita ng mas malakas na Newtonian fluid na katangian.Gayunpaman, sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC, ang viscosity coefficient K ay patuloy na bumababa, na nagpapahiwatig na ang pagdaragdag ng HPMC ay nabawasan ang lagkit ng compound solution, dahil ang lagkit na koepisyent K ay proporsyonal sa lagkit.Ang n value at K value ng purong HPS na may iba't ibang hydroxypropyl substitution degrees sa tumataas na shear stage ay parehong bumaba sa pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree, na nagpapahiwatig na ang hydroxypropylation modification ay maaaring mapabuti ang pseudoplasticity ng starch at mabawasan ang Viscosity ng mga solusyon sa starch.Sa kabaligtaran, ang halaga ng n ay tumataas sa pagtaas ng antas ng pagpapalit sa pagbaba ng yugto ng paggugupit, na nagpapahiwatig na ang hydroxypropylation ay nagpapabuti sa Newtonian fluid na pag-uugali ng solusyon pagkatapos ng high-speed shearing.Ang halaga n at K halaga ng HPMC/HPS compound system ay naapektuhan ng parehong HPS hydroxypropylation at HPMC, na resulta ng kanilang pinagsamang aksyon.Kung ikukumpara sa pagtaas ng yugto ng paggugupit, ang mga n halaga ng lahat ng mga sample sa pagbaba ng yugto ng paggugupit ay naging mas malaki, habang ang mga halaga ng K ay naging mas maliit, na nagpapahiwatig na ang lagkit ng compound solution ay nabawasan pagkatapos ng high-speed shearing, at ang Ang pag-uugali ng Newtonian fluid ng tambalang solusyon ay pinahusay..

Ang lugar ng thixotropic ring ay nabawasan sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC, na nagpapahiwatig na ang pagdaragdag ng HPMC ay nabawasan ang thixotropy ng tambalang solusyon at pinahusay ang katatagan nito.Para sa HPMC/HPS compound solution na may parehong compounding ratio, ang lugar ng thixotropic ring ay bumababa sa pagtaas ng HPS hydroxypropyl substitution degree, na nagpapahiwatig na ang hydroxypropylation ay nagpapabuti sa katatagan ng HPS.

5.3.1.2 Paraan ng paggugupit na may pre-cutting at three-stage na thixotropic na paraan

Ang paraan ng paggugupit na may pre-shear ay ginamit upang pag-aralan ang pagbabago ng lagkit ng HPMC/HPS compound solution na may iba't ibang antas ng hydroxypropyl substitution HPS na may shear rate.Ang mga resulta ay ipinapakita sa Figure 5-2.Makikita mula sa figure na ang HPMC solution ay nagpapakita ng halos walang shear thinning, habang ang ibang sample ay nagpapakita ng shear thinning.Ito ay pare-pareho sa mga resultang nakuha sa paraan ng paggugupit nang walang pre-paggugupit.Makikita rin mula sa figure na sa mababang antas ng paggugupit, ang mataas na hydroxypropyl substituted sample ay nagpapakita ng isang talampas na rehiyon.

Fig. 5-2 Viscosities vs. shear rate ng HPS/HPMC solution na may iba't ibang hydropropyl substitution degree ng HPS (na may pre-shearing)

Ang zero-shear viscosity (h0), flow index (n) at viscosity coefficient (K) na nakuha sa pamamagitan ng fitting ay ipinapakita sa Talahanayan 5-2.Mula sa talahanayan, makikita natin na para sa mga dalisay na sample ng HPS, ang mga n halaga na nakuha ng parehong mga pamamaraan ay tumataas sa antas ng pagpapalit, na nagpapahiwatig na ang solid-like na pag-uugali ng solusyon ng starch ay bumababa habang tumataas ang antas ng pagpapalit.Sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC, ang mga n value ay lahat ay nagpakita ng pababang trend, na nagpapahiwatig na binawasan ng HPMC ang solid-like na pag-uugali ng solusyon.Ito ay nagpapakita na ang mga resulta ng pagsusuri ng husay ng dalawang pamamaraan ay pare-pareho.

Ang paghahambing ng data na nakuha para sa parehong sample sa ilalim ng iba't ibang mga pamamaraan ng pagsubok, ito ay natagpuan na ang halaga ng n nakuha pagkatapos ng pre-shearing ay palaging mas malaki kaysa sa nakuha sa pamamagitan ng pamamaraan nang walang pre-shearing, na nagpapahiwatig na ang composite system na nakuha ng pre-shearing. -Ang paraan ng paggugupit ay isang solid-tulad ng pag-uugali ay mas mababa kaysa sa sinusukat ng pamamaraan nang walang paunang paggugupit.Ito ay dahil ang huling resulta na nakuha sa pagsubok na walang pre-shear ay talagang resulta ng pinagsamang pagkilos ng shear rate at shear time, habang ang paraan ng pagsubok na may pre-shear ay unang nag-aalis ng thixotropic effect sa pamamagitan ng mataas na paggugupit para sa isang tiyak na panahon ng oras.Samakatuwid, ang pamamaraang ito ay maaaring mas tumpak na matukoy ang shear thinning phenomenon at mga katangian ng daloy ng compound system.

Mula sa talahanayan, makikita rin natin na para sa parehong compounding ratio (5:5), ang n value ng compounding system ay malapit sa 1, at ang pre-shear n ay tumataas sa antas ng hydroxypropyl substitution Ipinapakita nito na ang HPMC ay isang tuluy-tuloy na yugto sa sistema ng tambalan, at ang HPMC ay may mas malakas na epekto sa mga sample ng starch na may mababang antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl, na pare-pareho sa resulta na ang halaga ng n ay tumataas sa pagtaas ng antas ng pagpapalit nang walang pre-paggugupit sa kabaligtaran.Ang mga halaga ng K ng mga compound system na may iba't ibang antas ng pagpapalit sa dalawang pamamaraan ay magkatulad, at walang partikular na halatang trend, habang ang zero-shear viscosity ay nagpapakita ng malinaw na pababang trend, dahil ang zero-shear viscosity ay independiyente sa shear. rate.Ang intrinsic lagkit ay maaaring tumpak na sumasalamin sa mga katangian ng sangkap mismo.

Fig. 5-3 Tatlong interval thixotropy ng HPS/HPMC blend solution na may iba't ibang hydropropyl substitution degree ng HPS

Ang three-stage na thixotropic na pamamaraan ay ginamit upang pag-aralan ang epekto ng iba't ibang antas ng hydroxypropyl substitution ng hydroxypropyl starch sa thixotropic properties ng compound system.Makikita mula sa Figure 5-3 na sa mababang yugto ng paggugupit, ang lagkit ng solusyon ay bumababa sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC, at bumababa sa pagtaas ng antas ng pagpapalit, na naaayon sa batas ng zero shear lagkit.

Ang antas ng pagbawi ng istruktura pagkatapos ng iba't ibang oras sa yugto ng pagbawi ay ipinahayag ng rate ng pagbawi ng lagkit DSR, at ang paraan ng pagkalkula ay ipinapakita sa 2.3.2.Makikita mula sa Talahanayan 5-2 na sa loob ng parehong oras ng pagbawi, ang DSR ng purong HPS ay makabuluhang mas mababa kaysa sa purong HPMC, na higit sa lahat ay dahil ang molekula ng HPMC ay isang matibay na kadena, at ang oras ng pagpapahinga nito ay maikli, at ang istraktura ay maaaring mabawi sa isang maikling panahon.gumaling.Habang ang HPS ay isang nababaluktot na chain, ang oras ng pagpapahinga nito ay mahaba, at ang pagbawi ng istraktura ay tumatagal ng mahabang panahon.Sa pagtaas ng antas ng pagpapalit, ang DSR ng purong HPS ay bumababa sa pagtaas ng antas ng pagpapalit, na nagpapahiwatig na ang hydroxypropylation ay nagpapabuti sa flexibility ng starch molecular chain at ginagawang mas matagal ang oras ng pagpapahinga ng HPS.Ang DSR ng compound solution ay mas mababa kaysa sa purong HPS at purong HPMC sample, ngunit sa pagtaas ng substitution degree ng HPS hydroxypropyl, ang DSR ng compound sample ay tumataas, na nagpapahiwatig na ang thixotropy ng compound system ay tumataas kasama ng pagtaas ng HPS hydroxypropyl substitution.Bumababa ito sa pagtaas ng antas ng radikal na pagpapalit, na naaayon sa mga resulta nang walang pre-shearing.

Talahanayan 5-2 Zero shear viscosity (h0), flow behavior index (n), fluid consistency index (K) sa panahon ng pagtaas ng rate at ang antas ng structure recovery (DSR) pagkatapos ng isang tiyak na oras ng pagbawi para sa HPS/HPMC solution na may iba't ibang hydropropyl antas ng pagpapalit ng HPS sa 25 °C

Sa buod, ang steady-state test na walang pre-shearing at ang thixotropic ring thixotropy test ay maaaring qualitatively magsuri ng mga sample na may malaking pagkakaiba sa performance, ngunit para sa mga compound na may iba't ibang HPS hydroxypropyl substitution degrees na may maliit na performance differences Ang mga resulta ng pananaliksik ng solusyon ay salungat sa ang tunay na mga resulta, dahil ang sinusukat na data ay ang mga komprehensibong resulta ng impluwensya ng shear rate at shear time, at hindi maaaring tunay na sumasalamin sa impluwensya ng isang variable.

5.3.2 Linear viscoelastic na rehiyon

Kilalang-kilala na para sa mga hydrogels, ang imbakan modulus G′ ay tinutukoy ng katigasan, lakas at bilang ng mga epektibong molecular chain, at ang pagkawala ng modulus G′′ ay tinutukoy ng paglipat, paggalaw at alitan ng maliliit na molekula at mga functional na grupo. .Ito ay tinutukoy ng frictional energy consumption tulad ng vibration at rotation.Existence sign ng intersection ng storage modulus G′ at loss modulus G″ (ibig sabihin, tan δ = 1).Ang paglipat mula sa solusyon sa gel ay tinatawag na gel point.Ang storage modulus G′ at ang loss modulus G″ ay kadalasang ginagamit upang pag-aralan ang pag-uugali ng gelation, ang rate ng pagbuo at mga katangian ng istruktura ng istraktura ng gel network [352].Maaari din nilang ipakita ang pag-unlad ng panloob na istraktura at istraktura ng molekular sa panahon ng pagbuo ng istraktura ng gel network.pakikipag-ugnayan [353].

Ipinapakita ng Figure 5-4 ang strain sweep curves ng HPMC/HPS compound solutions na may iba't ibang degree ng hydroxypropyl substitution HPS sa frequency na 1 Hz at isang strain range na 0.01%-100%.Makikita mula sa figure na sa mas mababang lugar ng pagpapapangit (0.01–1%), ang lahat ng mga sample maliban sa HPMC ay G′> G″, na nagpapakita ng estado ng gel.Para sa HPMC, ang G′ ay nasa buong hugis Ang variable range ay palaging mas mababa sa G”, na nagpapahiwatig na ang HPMC ay nasa solusyon na estado.Bilang karagdagan, ang deformation dependence ng viscoelasticity ng iba't ibang mga sample ay naiiba.Para sa sample ng G80, ang frequency dependence ng viscoelasticity ay mas halata: kapag ang deformation ay mas malaki kaysa sa 0.3%, makikita na ang G' ay unti-unting bumababa, na sinamahan ng isang makabuluhang pagtaas sa G".pagtaas, pati na rin ang isang makabuluhang pagtaas sa tan δ;at bumalandra kapag ang halaga ng pagpapapangit ay 1.7%, na nagpapahiwatig na ang istraktura ng gel network ng G80 ay malubhang napinsala pagkatapos ng halaga ng pagpapapangit ay lumampas sa 1.7%, at ito ay nasa isang estado ng solusyon.

Fig. 5-4 Storage modulus (G′) at loss modulus (G″) vs. strain para sa HPS/HPMC blends na may iba't ibang hydroypropyl substitution degree ng HPS (Ang solid at hollow na simbolo ay nagpapakita ng G′ at G″, ayon sa pagkakabanggit)

Fig. 5-5 tan δ vs. strain para sa HPMC/HPS blend solution na may iba't ibang hydropropyl substitution degree ng HPS

Ito ay makikita mula sa figure na ang linear viscoelastic na rehiyon ng purong HPS ay malinaw na makitid sa pagbaba ng hydroxypropyl substitution degree.Sa madaling salita, habang tumataas ang antas ng pagpapalit ng HPS hydroxypropyl, ang mga makabuluhang pagbabago sa tan δ curve ay malamang na lumitaw sa mas mataas na hanay ng halaga ng pagpapapangit.Sa partikular, ang linear viscoelastic na rehiyon ng G80 ay ang pinakamakitid sa lahat ng sample.Samakatuwid, ang linear viscoelastic na rehiyon ng G80 ay ginagamit upang matukoy

Pamantayan para sa pagtukoy ng halaga ng variable ng pagpapapangit sa mga sumusunod na serye ng mga pagsubok.Para sa HPMC/HPS compound system na may parehong compounding ratio, ang linear viscoelastic na rehiyon ay lumiliit din sa pagbaba ng hydroxypropyl substitution degree ng HPS, ngunit ang lumiliit na epekto ng hydroxypropyl substitution degree sa linear viscoelastic region ay hindi masyadong halata.

5.3.3 Viscoelastic properties sa panahon ng pag-init at paglamig

Ang mga dinamikong viscoelastic na katangian ng HPMC/HPS compound solution ng HPS na may iba't ibang antas ng hydroxypropyl substitution ay ipinapakita sa Figure 5-6.Tulad ng makikita mula sa figure, ang HPMC ay nagpapakita ng apat na yugto sa panahon ng proseso ng pag-init: isang paunang rehiyon ng talampas, dalawang yugto ng pagbuo ng istraktura, at isang huling rehiyon ng talampas.Sa paunang yugto ng talampas, G′

Ang apat na yugto ng HPMC na ito ay lilitaw nang sunud-sunod sa reverse order habang bumababa ang temperatura.Ang intersection ng G′ at G″ ay lumilipat sa mababang temperatura na rehiyon sa humigit-kumulang 32 °C sa panahon ng paglamig, na maaaring dahil sa hysteresis [208] o ang epekto ng condensation ng chain sa mababang temperatura [355].Katulad ng HPMC, iba pang mga sample sa panahon ng proseso ng pag-init Mayroon ding apat na yugto sa, at ang nababaligtad na kababalaghan ay nangyayari sa panahon ng proseso ng paglamig.Gayunpaman, makikita mula sa figure na ang G80 at A939 ay nagpapakita ng isang pinasimple na proseso na walang intersection sa pagitan ng G' at G", at ang curve ng G80 ay hindi man lang lumilitaw.Ang lugar ng platform sa likuran.

Para sa purong HPS, ang isang mas mataas na antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ay maaaring maglipat ng parehong paunang at panghuling temperatura ng pagbuo ng gel, lalo na ang paunang temperatura, na 61 °C para sa G80, A939, at A1081, ayon sa pagkakabanggit., 62 °C at 54 °C.Bilang karagdagan, para sa mga sample ng HPMC/HPS na may parehong compounding ratio, habang tumataas ang antas ng pagpapalit, ang mga halaga ng G′ at G″ ay parehong may posibilidad na bumaba, na naaayon sa mga resulta ng mga nakaraang pag-aaral [357, 358].Habang tumataas ang antas ng pagpapalit, nagiging malambot ang texture ng gel.Samakatuwid, sinira ng hydroxypropylation ang ordered structure ng native starch at pinapabuti ang hydrophilicity nito [343].

Para sa mga sample ng HPMC/HPS compound, ang parehong G′ at G″ ay bumaba sa pagtaas ng HPS hydroxypropyl substitution degree, na naaayon sa mga resulta ng purong HPS.Bukod dito, sa pagdaragdag ng HPMC, ang antas ng pagpapalit ay nagkaroon ng makabuluhang epekto sa G′ Ang epekto sa G” ay nagiging hindi gaanong binibigkas.

Ang viscoelastic curves ng lahat ng HPMC/HPS composite sample ay nagpakita ng parehong trend, na tumutugma sa HPS sa mababang temperatura at HPMC sa mataas na temperatura.Sa madaling salita, sa mababang temperatura, nangingibabaw ang HPS sa mga viscoelastic na katangian ng compounded system, habang sa mataas na temperatura tinutukoy ng HPMC ang viscoelastic properties ng compounded system.Ang resultang ito ay pangunahing naiuugnay sa HPMC.Sa partikular, ang HPS ay isang malamig na gel, na nagbabago mula sa estado ng gel patungo sa estado ng solusyon kapag pinainit;sa kabaligtaran, ang HPMC ay isang mainit na gel, na unti-unting bumubuo ng isang gel na may pagtaas ng istraktura ng network ng temperatura.Para sa HPMC/HPS compound system, sa mababang temperatura, ang mga katangian ng gel ng compound system ay pangunahing naaambag ng HPS cold gel, at sa mataas na temperatura, sa mainit na temperatura, nangingibabaw ang gelation ng HPMC sa compound system.

Fig. 5-6 Storage modulus (G′), loss modulus (G″) at tan δ vs. temperature para sa HPS/HPMC blend solution na may iba't ibang hydroypropyl substitution degree ng HPS

Ang modulus ng HPMC/HPS composite system, gaya ng inaasahan, ay nasa pagitan ng moduli ng purong HPMC at purong HPS.Bukod dito, ang kumplikadong sistema ay nagpapakita ng G′> G″ sa buong saklaw ng pag-scan ng temperatura, na nagpapahiwatig na ang parehong HPMC at HPS ay maaaring bumuo ng mga intermolecular hydrogen bond na may mga molekula ng tubig, ayon sa pagkakabanggit, at maaari ring bumuo ng mga intermolecular hydrogen bond sa bawat isa.Bilang karagdagan, Sa loss factor curve, ang lahat ng mga kumplikadong sistema ay may tan δ peak sa humigit-kumulang 45 °C, na nagpapahiwatig na ang tuluy-tuloy na paglipat ng phase ay naganap sa kumplikadong sistema.Ang phase transition na ito ay tatalakayin sa susunod na 5.3.6.ipagpatuloy ang talakayan.

5.3.4 Epekto ng temperatura sa compound viscosity

Ang pag-unawa sa epekto ng temperatura sa mga rheological na katangian ng mga materyales ay mahalaga dahil sa malawak na hanay ng mga temperatura na maaaring mangyari sa panahon ng pagproseso at pag-iimbak [359, 360].Sa hanay ng 5 °C – 85 °C, ang epekto ng temperatura sa kumplikadong lagkit ng HPMC/HPS compound solutions na may iba't ibang degree ng hydroxypropyl substitution HPS ay ipinapakita sa Figure 5-7.Mula sa Figure 5-7(a), makikita na ang kumplikadong lagkit ng purong HPS ay bumababa nang malaki sa pagtaas ng temperatura;bahagyang bumababa ang lagkit ng purong HPMC mula sa una hanggang 45 °C sa pagtaas ng temperatura.mapabuti.

Ang mga curve ng lagkit ng lahat ng mga sample ng tambalan ay nagpakita ng mga katulad na uso sa temperatura, unang bumababa sa pagtaas ng temperatura at pagkatapos ay tumataas sa pagtaas ng temperatura.Bilang karagdagan, ang lagkit ng mga pinagsama-samang sample ay mas malapit sa HPS sa mababang temperatura at mas malapit sa HPMC sa mataas na temperatura.Ang resulta na ito ay nauugnay din sa kakaibang pag-uugali ng gelation ng parehong HPMC at HPS.Ang viscosity curve ng compounded sample ay nagpakita ng mabilis na paglipat sa 45 °C, marahil dahil sa isang phase transition sa HPMC/HPS compounded system.Gayunpaman, nararapat na tandaan na ang lagkit ng G80/HPMC 5:5 compound sample sa mataas na temperatura ay mas mataas kaysa sa purong HPMC, na higit sa lahat ay dahil sa mas mataas na intrinsic na lagkit ng G80 sa mataas na temperatura [361].Sa ilalim ng parehong compounding ratio, ang compound viscosity ng compounding system ay bumababa sa pagtaas ng HPS hydroxypropyl substitution degree.Samakatuwid, ang pagpapakilala ng mga pangkat ng hydroxypropyl sa mga molekula ng almirol ay maaaring humantong sa pagkasira ng mga intramolecular hydrogen bond sa mga molekula ng starch.

Fig. 5-7 Kumplikadong lagkit kumpara sa temperatura para sa mga pinaghalong HPS/HPMC sa iba't ibang antas ng pagpapalit ng hydroypropyl ng HPS

Ang epekto ng temperatura sa kumplikadong lagkit ng HPMC/HPS compound system ay umaayon sa Arrhenius na relasyon sa loob ng isang tiyak na hanay ng temperatura, at ang kumplikadong lagkit ay may exponential na kaugnayan sa temperatura.Ang Arrhenius equation ay ang mga sumusunod:

Kabilang sa mga ito, ang η* ay ang kumplikadong lagkit, Pa s;

Ang A ay isang pare-pareho, Pa s;

Ang T ay ang ganap na temperatura, K;

R ay ang gas constant, 8.3144 J·mol–1·K–1;

Ang E ay ang activation energy, J·mol–1.

Nilagyan ayon sa formula (5-3), ang curve ng viscosity-temperature ng compound system ay maaaring hatiin sa dalawang bahagi ayon sa tan δ peak sa 45 °C;ang compound system sa 5 °C – 45 °C at 45 °C – 85 ° Ang mga halaga ng activation energy E at constant A na nakuha sa pamamagitan ng paglalagay sa hanay ng C ay ipinapakita sa Talahanayan 5-3.Ang mga kinakalkula na halaga ng activation energy E ay nasa pagitan ng −174 kJ·mol−1 at 124 kJ·mol−1, at ang mga value ng constant A ay nasa pagitan ng 6.24×10−11 Pa·s at 1.99×1028 Pa·s.Sa loob ng angkop na hanay, ang mga fitted correlation coefficients ay mas mataas (R2 = 0.9071 –0.9892) maliban sa G80/HPMC sample.Ang sample ng G80/HPMC ay may mas mababang correlation coefficient (R2= 0.4435) sa hanay ng temperatura na 45 °C – 85 °C, na maaaring dahil sa likas na mas mataas na tigas ng G80 at ang mas mabilis nitong timbang kumpara sa ibang HPS Crystallization rate [ 362].Ang pag-aari na ito ng G80 ay ginagawang mas malamang na bumuo ng mga hindi homogenous na compound kapag pinagsama sa HPMC.

Sa hanay ng temperatura na 5 °C – 45 °C, ang E value ng HPMC/HPS composite sample ay bahagyang mas mababa kaysa sa purong HPS, na maaaring dahil sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng HPS at HPMC.Bawasan ang pagdepende sa temperatura ng lagkit.Ang E value ng purong HPMC ay mas mataas kaysa sa iba pang mga sample.Ang mga activation energies para sa lahat ng mga sample na naglalaman ng starch ay mababa ang positibong halaga, na nagpapahiwatig na sa mas mababang temperatura, ang pagbaba sa lagkit na may temperatura ay hindi gaanong binibigkas at ang mga formulation ay nagpakita ng isang starch-like texture.

Talahanayan 5-3 Arrhenius equation parameters (E: activation energy; A: constant; R 2 : determination coefficient) mula sa Eq.(1) para sa HPS/HPMC blends na may iba't ibang antas ng hydroxypropylation ng HPS

Gayunpaman, sa mas mataas na hanay ng temperatura na 45 °C - 85 °C, ang halaga ng E ay nagbago nang husay sa pagitan ng purong HPS at HPMC/HPS composite sample, at ang E value ng mga purong HPS ay 45.6 kJ·mol−1 - Sa hanay ng 124 kJ·mol−1, ang E value ng mga complex ay nasa hanay na -3.77 kJ·mol−1– -72.2 kJ·mol−1 .Ang pagbabagong ito ay nagpapakita ng malakas na epekto ng HPMC sa activation energy ng complex system, dahil ang E value ng purong HPMC ay -174 kJ mol−1.Ang mga E value ng purong HPMC at ang compounded system ay negatibo, na nagpapahiwatig na sa mas mataas na temperatura, ang lagkit ay tumataas sa pagtaas ng temperatura, at ang tambalan ay nagpapakita ng HPMC-like behavior texture.

Ang mga epekto ng HPMC at HPS sa kumplikadong lagkit ng HPMC/HPS compound system sa mataas na temperatura at mababang temperatura ay pare-pareho sa tinalakay na viscoelastic properties.

5.3.5 Mga dinamikong mekanikal na katangian

Ipinapakita ng mga figure 5-8 ang frequency sweep curves sa 5 °C ng HPMC/HPS compound solutions ng HPS na may iba't ibang degree ng hydroxypropyl substitution.Makikita mula sa figure na ang purong HPS ay nagpapakita ng tipikal na solid-like na pag-uugali (G′> G″), habang ang HPMC ay liquid-like behavior (G′

Ang mga dalisay na HPMC ay nagpapakita ng malinaw na frequency dependence na mahirap makita sa mga dalisay na sample ng HPS.Gaya ng inaasahan, ang sistema ng kumplikadong HPMC/HPS ay nagpakita ng isang tiyak na antas ng pag-asa sa dalas.Para sa lahat ng mga sample na naglalaman ng HPS, ang n′ ay palaging mas mababa kaysa sa n″, at ang G″ ay nagpapakita ng mas malakas na frequency dependence kaysa sa G′, na nagpapahiwatig na ang mga sample na ito ay mas nababanat kaysa sa malapot [352, 359, 363].Samakatuwid, ang pagganap ng mga pinagsama-samang sample ay pangunahing tinutukoy ng HPS, na higit sa lahat ay dahil ang HPMC ay nagpapakita ng isang mas mababang estado ng lagkit na solusyon sa mababang temperatura.

Talahanayan 5-4 n′, n″, G0′ at G0″ para sa HPS/HPMC na may iba't ibang hydropropyl substitution degree ng HPS sa 5 °C gaya ng natukoy mula sa Eqs.(5-1) at (5-2)

Fig. 5-8 Storage modulus (G′) at loss modulus (G″) vs. frequency para sa HPS/HPMC blends sa iba't ibang hydroypropyl substitution degree ng HPS sa 5 °C

Ang mga dalisay na HPMC ay nagpapakita ng malinaw na frequency dependence na mahirap makita sa mga dalisay na sample ng HPS.Tulad ng inaasahan para sa HPMC/HPS complex, ang ligand system ay nagpakita ng isang tiyak na antas ng frequency dependence.Para sa lahat ng mga sample na naglalaman ng HPS, ang n′ ay palaging mas mababa kaysa sa n″, at ang G″ ay nagpapakita ng mas malakas na frequency dependence kaysa sa G′, na nagpapahiwatig na ang mga sample na ito ay mas nababanat kaysa sa malapot [352, 359, 363].Samakatuwid, ang pagganap ng mga pinagsama-samang sample ay pangunahing tinutukoy ng HPS, na higit sa lahat ay dahil ang HPMC ay nagpapakita ng isang mas mababang estado ng lagkit na solusyon sa mababang temperatura.

Ipinapakita ng mga figure 5-9 ang frequency sweep curves ng HPMC/HPS compound solutions ng HPS na may iba't ibang degree ng hydroxypropyl substitution sa 85°C.Tulad ng makikita mula sa figure, lahat ng iba pang mga sample ng HPS maliban sa A1081 ay nagpakita ng tipikal na solid-like na pag-uugali.Para sa A1081, ang mga halaga ng G' at G" ay napakalapit, at ang G' ay bahagyang mas maliit kaysa sa G", na nagpapahiwatig na ang A1081 ay kumikilos bilang isang likido.

Maaaring ito ay dahil ang A1081 ay isang malamig na gel at sumasailalim sa paglipat ng gel-to-solution sa mataas na temperatura.Sa kabilang banda, para sa mga sample na may parehong compounding ratio, ang mga halaga ng n′, n″, G0′ at G0″ (Talahanayan 5-5) lahat ay bumaba sa pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree, na nagpapahiwatig na ang hydroxypropylation ay nabawasan ang solid- tulad ng pag-uugali ng almirol sa mataas na temperatura (85°C).Sa partikular, ang n′ at n″ ng G80 ay malapit sa 0, na nagpapakita ng malakas na pag-uugaling parang solid;sa kaibahan, ang n′ at n″ halaga ng A1081 ay malapit sa 1, na nagpapakita ng malakas na pag-uugali ng likido.Ang mga n' at n” value na ito ay pare-pareho sa data para sa G' at G”.Bilang karagdagan, tulad ng makikita mula sa Mga Figure 5-9, ang antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ay maaaring makabuluhang mapabuti ang dalas ng pag-asa ng HPS sa mataas na temperatura.

Fig. 5-9 Storage modulus (G′) at loss modulus (G″) vs. frequency para sa HPS/HPMC blends sa iba't ibang hydroypropyl substitution degree ng HPS sa 85 °C

Ang mga figure 5-9 ay nagpapakita na ang HPMC ay nagpapakita ng tipikal na solid-like na pag-uugali (G′> G″) sa 85°C, na pangunahing nauugnay sa mga katangian ng thermogel nito.Bilang karagdagan, ang G′ at G″ ng HPMC ay nag-iiba sa dalas. Hindi gaanong nagbago ang pagtaas, na nagpapahiwatig na wala itong malinaw na frequency dependence.

Para sa HPMC/HPS compound system, ang mga halaga ng n′ at n″ ay parehong malapit sa 0, at ang G0′ ay makabuluhang mas mataas kaysa sa G0 (Talahanayan ″ 5-5), na nagpapatunay sa solidong pag-uugali nito.Sa kabilang banda, ang mas mataas na hydroxypropyl substitution ay maaaring maglipat ng HPS mula sa solid-like hanggang sa liquid-like na pag-uugali, isang phenomenon na hindi nangyayari sa mga pinagsama-samang solusyon.Bilang karagdagan, para sa compound system na idinagdag sa HPMC, na may pagtaas ng dalas, parehong G' at G" ay nanatiling medyo matatag, at ang mga halaga ng n' at n" ay malapit sa HPMC.Ang lahat ng mga resultang ito ay nagmumungkahi na ang HPMC ay nangingibabaw sa viscoelasticity ng compounded system sa mataas na temperatura na 85°C.

Talahanayan 5-5 n′, n″, G0′ at G0″ para sa HPS/HPMC na may iba't ibang hydropropyl substitution ng HPS sa 85 °C bilang natukoy mula sa Eqs.(5-1) at (5-2)

5.3.6 Morpolohiya ng HPMC/HPS composite system

Ang phase transition ng HPMC/HPS compound system ay pinag-aralan ng iodine staining optical microscope.Ang HPMC/HPS compound system na may compound ratio na 5:5 ay nasubok sa 25 °C, 45 °C at 85 °C.Ang mga stained light microscope na imahe sa ibaba ay ipinapakita sa Figures 5-10.Makikita mula sa figure na pagkatapos ng pagtitina gamit ang iodine, ang HPS phase ay kinukulayan sa isang mas madilim na kulay, at ang HPMC phase ay nagpapakita ng isang mas maliwanag na kulay dahil hindi ito makulayan ng yodo.Samakatuwid, ang dalawang yugto ng HPMC/HPS ay maaaring malinaw na nakikilala.Sa mas mataas na temperatura, tumataas ang lugar ng mga madilim na rehiyon (HPS phase) at bumababa ang lugar ng maliwanag na rehiyon (HPMC phase).Sa partikular, sa 25 °C, ang HPMC (maliwanag na kulay) ay ang tuluy-tuloy na yugto sa HPMC/HPS composite system, at ang maliit na spherical HPS phase (madilim na kulay) ay nakakalat sa tuloy-tuloy na bahagi ng HPMC.Sa kaibahan, sa 85 °C, ang HPMC ay naging isang napakaliit at hindi regular na hugis na dispersed phase na nakakalat sa tuluy-tuloy na bahagi ng HPS.

Fig. 5-8 Mga morpolohiya ng mga tinina na 1:1 na pinaghalong HPMC/HPS sa 25 °C, 45 °C at 85 °C

Sa pagtaas ng temperatura, dapat mayroong transition point ng phase morphology ng tuluy-tuloy na phase mula sa HPMC hanggang HPS sa HPMC/HPS compound system.Sa teorya, dapat itong mangyari kapag ang lagkit ng HPMC at HPS ay pareho o halos magkapareho.Tulad ng makikita mula sa 45 °C micrographs sa Figures 5-10, ang tipikal na "sea-island" phase diagram ay hindi lilitaw, ngunit isang co-continuous phase ay sinusunod.Kinukumpirma rin ng obserbasyon na ito ang katotohanang maaaring naganap ang isang phase transition ng tuloy-tuloy na yugto sa tan δ peak sa dissipation factor-temperature curve na tinalakay sa 5.3.3.

Makikita rin mula sa figure na sa mababang temperatura (25 °C), ang ilang bahagi ng dark HPS dispersed phase ay nagpapakita ng isang tiyak na antas ng maliwanag na kulay, na maaaring dahil bahagi ng HPMC phase ay umiiral sa HPS phase sa anyo ng isang dispersed phase.gitna.Nagkataon, sa mataas na temperatura (85 °C), ang ilang maliliit na maitim na particle ay ipinamamahagi sa maliwanag na kulay na HPMC na dispersed phase, at ang maliliit na madilim na particle na ito ay ang tuluy-tuloy na yugto ng HPS.Ang mga obserbasyong ito ay nagmumungkahi na ang isang tiyak na antas ng mesophase ay umiiral sa HPMC-HPS compound system, sa gayon ay nagpapahiwatig din na ang HPMC ay may tiyak na pagkakatugma sa HPS.

5.3.7 Schematic diagram ng phase transition ng HPMC/HPS compound system

Batay sa klasikal na rheological na pag-uugali ng mga solusyon sa polimer at pinagsama-samang mga punto ng gel [216, 232] at ang paghahambing sa mga kumplikadong tinalakay sa papel, isang modelo ng prinsipyo para sa pagbabagong istruktura ng mga HPMC / HPS complex na may temperatura ay iminungkahi, tulad ng ipinapakita sa Fig 5-11.

Fig. 5-11 Schematic na istruktura ng sol-gel transition ng HPMC (a);HPS (b);at HPMC/HPS (c)

Ang pag-uugali ng gel ng HPMC at ang kaugnay na mekanismo ng paglipat ng solusyon-gel ay napag-aralan ng maraming [159, 160, 207, 208].Ang isa sa mga malawak na tinatanggap ay ang mga chain ng HPMC ay umiiral sa solusyon sa anyo ng mga pinagsama-samang bundle.Ang mga kumpol na ito ay magkakaugnay sa pamamagitan ng pagbabalot ng ilang hindi napalitan o matipid na natutunaw na mga istruktura ng selulusa, at konektado sa mga rehiyong makapal na nahalili sa pamamagitan ng hydrophobic na pagsasama-sama ng mga methyl group at hydroxyl group.Sa mababang temperatura, ang mga molekula ng tubig ay bumubuo ng mga istrukturang parang hawla sa labas ng mga methyl hydrophobic na grupo at mga istruktura ng shell ng tubig sa labas ng mga hydrophilic na grupo tulad ng mga hydroxyl group, na pumipigil sa HPMC na bumuo ng mga interchain na hydrogen bond sa mababang temperatura.Habang tumataas ang temperatura, ang HPMC ay sumisipsip ng enerhiya at ang mga water cage at water shell na istruktura ay nasira, na siyang kinetics ng solution-gel transition.Ang pagkalagot ng water cage at water shell ay naglalantad sa mga grupo ng methyl at hydroxypropyl sa may tubig na kapaligiran, na nagreresulta sa isang makabuluhang pagtaas sa libreng volume.Sa mas mataas na temperatura, dahil sa hydrophobic association ng hydrophobic groups at hydrophilic association ng hydrophilic groups, ang three-dimensional na network structure ng gel ay nabuo sa wakas, tulad ng ipinapakita sa Figure 5-11(a).

Pagkatapos ng gelatinization ng starch, ang amylose ay natutunaw mula sa mga butil ng starch upang bumuo ng isang guwang na solong helical na istraktura, na patuloy na nasugatan at sa wakas ay nagpapakita ng isang estado ng mga random na coils.Ang single-helix na istraktura na ito ay bumubuo ng isang hydrophobic na lukab sa loob at isang hydrophilic na ibabaw sa labas.Ang siksik na istraktura ng starch ay nagbibigay dito ng mas mahusay na katatagan [230-232].Samakatuwid, ang HPS ay umiiral sa anyo ng mga variable na random na coils na may ilang nakaunat na helical na mga segment sa may tubig na solusyon sa mataas na temperatura.Habang bumababa ang temperatura, ang mga bono ng hydrogen sa pagitan ng HPS at mga molekula ng tubig ay nasira at nawawala ang nakagapos na tubig.Sa wakas, ang isang three-dimensional na istraktura ng network ay nabuo dahil sa pagbuo ng mga hydrogen bond sa pagitan ng mga molecular chain, at isang gel ay nabuo, tulad ng ipinapakita sa Figure 5-11(b).

Karaniwan, kapag pinagsama ang dalawang bahagi na may napakakaibang mga lagkit, ang bahaging may mataas na lagkit ay may posibilidad na bumuo ng isang dispersed na bahagi at nakakalat sa tuluy-tuloy na bahagi ng mababang bahagi ng lagkit.Sa mababang temperatura, ang lagkit ng HPMC ay makabuluhang mas mababa kaysa sa HPS.Samakatuwid, ang HPMC ay bumubuo ng isang tuluy-tuloy na yugto na nakapalibot sa high-viscosity na HPS gel phase.Sa mga gilid ng dalawang yugto, ang mga pangkat ng hydroxyl sa mga kadena ng HPMC ay nawawalan ng bahagi ng nakagapos na tubig at bumubuo ng mga intermolecular hydrogen bond na may mga molecular chain ng HPS.Sa panahon ng proseso ng pag-init, ang mga molecular chain ng HPS ay lumipat dahil sa pagsipsip ng sapat na enerhiya at nabuo ang mga hydrogen bond na may mga molekula ng tubig, na nagreresulta sa pagkalagot ng istraktura ng gel.Kasabay nito, ang istraktura ng water-cage at istraktura ng water-shell sa chain ng HPMC ay nawasak at unti-unting naputol upang ilantad ang mga hydrophilic group at hydrophobic cluster.Sa mataas na temperatura, ang HPMC ay bumubuo ng isang gel network structure dahil sa intermolecular hydrogen bond at hydrophobic association, at sa gayon ay nagiging high-viscosity dispersed phase na nakakalat sa HPS na tuloy-tuloy na phase ng random coils, tulad ng ipinapakita sa Figure 5-11(c).Samakatuwid, pinangungunahan ng HPS at HPMC ang mga rheological properties, gel properties at phase morphology ng composite gels sa mababa at mataas na temperatura, ayon sa pagkakabanggit.

Ang pagpapakilala ng mga pangkat ng hydroxypropyl sa mga molekula ng almirol ay sumisira sa panloob na nakaayos na intramolecular na istraktura ng bono ng hydrogen, upang ang mga molekula ng gelatinized na amylose ay nasa namamaga at nakaunat na estado, na nagpapataas ng epektibong dami ng hydration ng mga molekula at pinipigilan ang pagkahilig ng mga molekula ng starch na magkasalubong nang random. sa may tubig na solusyon [362].Samakatuwid, ang napakalaki at hydrophilic na katangian ng hydroxypropyl ay nagpapahirap sa recombination ng amylose molecular chain at ang pagbuo ng mga cross-linking na rehiyon na mahirap [233].Samakatuwid, sa pagbaba ng temperatura, kumpara sa katutubong almirol, ang HPS ay may posibilidad na bumuo ng mas maluwag at malambot na istraktura ng network ng gel.

Sa pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl, mayroong higit na mga naka-stretch na helical fragment sa solusyon ng HPS, na maaaring bumuo ng higit pang intermolecular hydrogen bond kasama ang HPMC molecular chain sa hangganan ng dalawang phase, kaya bumubuo ng isang mas pare-parehong istraktura.Bilang karagdagan, binabawasan ng hydroxypropylation ang lagkit ng starch, na binabawasan ang pagkakaiba ng lagkit sa pagitan ng HPMC at HPS sa pagbabalangkas.Samakatuwid, ang phase transition point sa HPMC/HPS complex system ay lumilipat sa mababang temperatura sa pagtaas ng HPS hydroxypropyl substitution degree.Ito ay maaaring kumpirmahin sa pamamagitan ng biglaang pagbabago sa lagkit na may temperatura ng mga reconstituted sample sa 5.3.4.

5.4 Buod ng Kabanata

Sa kabanatang ito, ang HPMC/HPS compound solutions na may iba't ibang HPS hydroxypropyl substitution degrees ay inihanda, at ang epekto ng HPS hydroxypropyl substitution degree sa rheological properties at gel properties ng HPMC/HPS cold and hot gel compound system ay inimbestigahan ng rheometer.Ang phase distribution ng HPMC/HPS cold at hot gel composite system ay pinag-aralan ng yodo staining optical microscope analysis.Ang mga pangunahing natuklasan ay ang mga sumusunod:

1. Sa temperatura ng silid, ang lagkit at pagnipis ng paggugupit ng HPMC/HPS compound solution ay bumaba sa pagtaas ng HPS hydroxypropyl substitution degree.Ito ay higit sa lahat dahil ang pagpapakilala ng hydroxypropyl group sa starch molecule ay sumisira sa intramolecular hydrogen bond structure nito at nagpapabuti sa hydrophilicity ng starch.
2. Sa temperatura ng silid, ang zero-shear viscosity h0, flow index n, at viscosity coefficient K ng HPMC/HPS compound solution ay apektado ng parehong HPMC at hydroxypropylation.Sa pagtaas ng nilalaman ng HPMC, bumababa ang zero shear viscosity h0, tumataas ang flow index n, at bumababa ang viscosity coefficient K;ang zero shear viscosity h0, flow index n at viscosity coefficient K ng purong HPS ay tumataas lahat kasama ng hydroxyl Sa pagtaas ng antas ng propyl substitution, ito ay nagiging mas maliit;ngunit para sa compound system, ang zero shear lagkit h0 ay bumababa sa pagtaas ng antas ng pagpapalit, habang ang daloy ng index n at ang lagkit na pare-parehong K ay tumataas sa pagtaas ng antas ng pagpapalit.
3. Ang paraan ng paggugupit na may pre-shearing at ang tatlong yugto ng thixotropy ay maaaring mas tumpak na sumasalamin sa lagkit, mga katangian ng daloy at thixotropy ng solusyon sa tambalan.
4. Ang linear na viscoelastic na rehiyon ng HPMC/HPS compound system ay lumiliit sa pagbaba ng hydroxypropyl substitution degree ng HPS.
5. Sa cold-hot gel compound system na ito, ang HPMC at HPS ay maaaring bumuo ng tuluy-tuloy na mga phase sa mababa at mataas na temperatura, ayon sa pagkakabanggit.Ang pagbabago sa istraktura ng phase na ito ay maaaring makabuluhang makaapekto sa kumplikadong lagkit, viscoelastic na katangian, frequency dependence at mga katangian ng gel ng kumplikadong gel.
6. Bilang mga dispersed phase, matutukoy ng HPMC at HPS ang mga rheological properties at gel properties ng HPMC/HPS compound system sa mataas at mababang temperatura, ayon sa pagkakabanggit.Ang mga viscoelastic curves ng HPMC/HPS composite sample ay pare-pareho sa HPS sa mababang temperatura at HPMC sa mataas na temperatura.
7. Ang iba't ibang antas ng pagbabago ng kemikal ng istraktura ng almirol ay nagkaroon din ng makabuluhang epekto sa mga katangian ng gel.Ipinapakita ng mga resulta na ang kumplikadong lagkit, modulus ng imbakan, at modulus ng pagkawala ay lahat ay bumababa sa pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ng HPS.Samakatuwid, ang hydroxypropylation ng katutubong almirol ay maaaring makagambala sa iniutos na istraktura nito at mapataas ang hydrophilicity ng almirol, na nagreresulta sa isang malambot na texture ng gel.
8. Maaaring bawasan ng hydroxypropylation ang mala-solid na pag-uugali ng mga solusyon sa almirol sa mababang temperatura at ang pag-uugaling parang likido sa mataas na temperatura.Sa mababang temperatura, ang mga halaga ng n′ at n″ ay naging mas malaki sa pagtaas ng HPS hydroxypropyl substitution degree;sa mataas na temperatura, ang mga halaga ng n′ at n″ ay naging mas maliit sa pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ng HPS.
9. Ang relasyon sa pagitan ng microstructure, rheological properties at gel properties ng HPMC/HPS composite system ay naitatag.Parehong ang biglaang pagbabago sa viscosity curve ng compounded system at ang tan δ peak sa loss factor curve ay lumilitaw sa 45 °C, na naaayon sa co-continuous phase phenomenon na naobserbahan sa micrograph (sa 45 °C).

Sa buod, ang HPMC/HPS cold-hot gel composite system ay nagpapakita ng espesyal na temperature-controlled na phase morphology at mga katangian.Sa pamamagitan ng iba't ibang kemikal na pagbabago ng starch at cellulose, ang HPMC/HPS cold at hot gel compound system ay maaaring gamitin para sa pagbuo at paggamit ng mga high-value na smart na materyales.

Kabanata 6 Mga Epekto ng HPS Substitution Degree sa Mga Properties at System Compatibility ng HPMC/HPS Composite Membrane

Makikita mula sa Kabanata 5 na ang pagbabago ng kemikal na istraktura ng mga bahagi sa compound system ay tumutukoy sa pagkakaiba sa mga rheological properties, gel properties at iba pang processing properties ng compound system.Ang pangkalahatang pagganap ay may malaking epekto.

Nakatuon ang kabanatang ito sa impluwensya ng kemikal na istruktura ng mga bahagi sa microstructure at macroscopic na katangian ng HPMC/HPS composite membrane.Kasama ang impluwensya ng Kabanata 5 sa mga rheological na katangian ng composite system, ang mga rheological na katangian ng HPMC/HPS composite system ay itinatag- relasyon sa pagitan ng mga katangian ng pelikula.

6.1 Mga Materyales at Kagamitan

6.1.1 Pangunahing pang-eksperimentong materyales

6.1.2 Pangunahing instrumento at kagamitan

6.2 Eksperimental na paraan

6.2.1 Paghahanda ng HPMC/HPS composite membranes na may iba't ibang HPS hydroxypropyl substitution degrees

Ang kabuuang konsentrasyon ng tambalang solusyon ay 8% (w/w), ang HPMC/HPS compound ratio ay 10:0, 5:5, 0:10, ang plasticizer ay 2.4% (w/w) polyethylene glycol, Ang nakakain Ang composite film ng HPMC/HPS ay inihanda sa pamamagitan ng casting method.Para sa tiyak na paraan ng paghahanda, tingnan ang 3.2.1.

6.2.2 istruktura ng microdomain ng HPMC/HPS composite membrane na may iba't ibang antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ng HPS

6.2.2.1 Ang prinsipyo ng microstructure analysis ng synchrotron radiation small-angle X-ray scattering

Ang Small Angel X-ray Scattering (SAXS) ay tumutukoy sa scattering phenomenon na dulot ng X-ray beam na nag-iilaw sa sample na sinusuri sa loob ng maliit na anggulo malapit sa X-ray beam.Batay sa pagkakaiba ng nanoscale electron density sa pagitan ng scatterer at ng nakapalibot na medium, ang maliit na anggulo na X-ray scattering ay karaniwang ginagamit sa pag-aaral ng solid, colloidal, at liquid polymer na materyales sa nanoscale range.Kung ikukumpara sa wide-angle na X-ray diffraction na teknolohiya, ang SAXS ay maaaring makakuha ng structural na impormasyon sa mas malaking sukat, na magagamit upang pag-aralan ang conformation ng polymer molecular chain, long-period structures, at ang phase structure at phase distribution ng polymer complex system .Ang Synchrotron X-ray light source ay isang bagong uri ng high-performance light source, na may mga bentahe ng mataas na kadalisayan, mataas na polariseysyon, makitid na pulso, mataas na liwanag, at mataas na collimation, upang makuha nito ang nanoscale structural information ng mga materyales nang mas mabilis. at tumpak.Ang pagsusuri sa SAXS spectrum ng sinusukat na substansiya ay maaaring kuwalipikadong makuha ang pagkakapareho ng electron cloud density, ang pagkakapareho ng single-phase electron cloud density (positibong paglihis mula sa Porod o Debye's theorem), at ang kalinawan ng two-phase interface (negatibong paglihis mula sa Porod o Debye's theorem).), scatterer self-similarity (kung mayroon man itong fractal features), scatterer dispersity (monodispersity o polydispersity na tinutukoy ng Guinier) at iba pang impormasyon, at ang scatterer fractal na dimensyon, gyration radius, at average na layer ng paulit-ulit na mga unit ay maaari ding quantitatively makuha.Kapal, katamtamang laki, bahagi ng dami ng scatterer, tiyak na lugar sa ibabaw at iba pang mga parameter.

6.2.2.2 Paraan ng pagsubok

Sa Australian Synchrotron Radiation Center (Clayton, Victoria, Australia), ginamit ang advanced na third-generation synchrotron radiation source ng mundo (flux 1013 photons/s, wavelength 1.47 Å) upang matukoy ang istraktura ng micro-domain at iba pang nauugnay na impormasyon ng composite pelikula.Ang dalawang-dimensional na pattern ng scattering ng sample ng pagsubok ay nakolekta ng Pilatus 1M detector (169 × 172 μm area, 172 × 172 μm pixel size), at ang sinusukat na sample ay nasa saklaw ng 0.015 < q < 0.15 Å−1 ( q ay ang scattering vector) Ang panloob na one-dimensional small-angle X-ray scattering curve ay nakuha mula sa two-dimensional scattering pattern ng ScatterBrain software, at ang scattering vector q at ang scattering angle 2 ay kino-convert ng formula i / , nasaan ang X-ray wavelength.Ang lahat ng data ay na-pre-normalize bago ang pagsusuri ng data.

6.2.3 Thermogravimetric analysis ng HPMC/HPS composite membranes na may iba't ibang degree ng HPS hydroxypropyl substitution

6.2.3.1 Prinsipyo ng thermogravimetric analysis

Pareho sa 3.2.5.1

6.2.3.2 Paraan ng pagsubok

Tingnan ang 3.2.5.2

6.2.4 Tensile properties ng HPMC/HPS composite films na may iba't ibang degree ng HPS hydroxypropyl substitution

6.2.4.1 Prinsipyo ng tensile property analysis

Pareho sa 3.2.6.1

6.2.4.2 Paraan ng pagsubok

Tingnan ang 3.2.6.2

Gamit ang pamantayang ISO37, ito ay pinuputol sa hugis dumbbell na mga spline, na may kabuuang haba na 35mm, isang distansya sa pagitan ng mga linya ng pagmamarka na 12mm, at isang lapad na 2mm.Ang lahat ng mga specimen ng pagsubok ay na-equilibrate sa 75% na kahalumigmigan para sa higit sa 3 d.

6.2.5 Oxygen permeability ng HPMC/HPS composite membranes na may iba't ibang degree ng HPS hydroxypropyl substitution

6.2.5.1 Prinsipyo ng pagsusuri ng oxygen permeability

Pareho sa 3.2.7.1

6.2.5.2 Paraan ng pagsubok

Tingnan ang 3.2.7.2

6.3 Mga Resulta at Talakayan

6.3.1 Pagsusuri ng istrukturang kristal ng HPMC/HPS composite film na may iba't ibang antas ng pagpapalit ng HPS hydroxypropyl

Ipinapakita ng Figure 6-1 ang maliit na anggulo ng X-ray scattering spectra ng HPMC/HPS composite films na may iba't ibang degree ng HPS hydroxypropyl substitution.Makikita mula sa figure na sa medyo malakihang saklaw ng q > 0.3 Å (2θ > 40), lumilitaw ang mga malinaw na katangian ng mga peak sa lahat ng mga sample ng lamad.Mula sa X-ray scattering pattern ng purong component film (Fig. 6-1a), ang purong HPMC ay may malakas na X-ray scattering characteristic peak sa 0.569 Å, na nagpapahiwatig na ang HPMC ay may X-ray scattering peak sa wide-angle. rehiyon ng 7.70 (2θ > 50).Mga peak na katangian ng kristal, na nagpapahiwatig na ang HPMC ay may isang tiyak na istrakturang mala-kristal dito.Parehong purong A939 at A1081 starch film sample ay nagpakita ng natatanging X-ray scattering peak sa 0.397 Å, na nagpapahiwatig na ang HPS ay mayroong crystalline na katangian na peak sa wide-angle na rehiyon na 5.30, na tumutugma sa B-type na crystalline na peak ng starch.Malinaw na makikita mula sa figure na ang A939 na may mababang hydroxypropyl substitution ay may mas malaking peak area kaysa sa A1081 na may mataas na substitution.Ito ay higit sa lahat dahil ang pagpapakilala ng hydroxypropyl group sa starch molecular chain ay sumisira sa orihinal na ordered structure ng starch molecules, pinatataas ang kahirapan ng rearrangement at cross-linking sa pagitan ng starch molecular chain, at binabawasan ang antas ng starch recrystallization.Sa pagtaas ng antas ng pagpapalit ng pangkat ng hydroxypropyl, ang epekto ng pagbabawal ng pangkat ng hydroxypropyl sa recrystallization ng starch ay mas halata.

Makikita mula sa maliit na anggulo na X-ray scattering spectra ng mga composite sample (Fig. 6-1b) na ang HPMC-HPS composite film ay lahat ay nagpakita ng mga malinaw na katangian na peak sa 0.569 Å at 0.397 Å, na tumutugma sa 7.70 HPMC crystal katangian peak, ayon sa pagkakabanggit.Ang peak area ng HPS crystallization ng HPMC/A939 composite film ay makabuluhang mas malaki kaysa sa HPMC/A1081 composite film.Ang muling pagsasaayos ay pinigilan, na naaayon sa pagkakaiba-iba ng lugar ng peak ng pagkikristal ng HPS na may antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl sa mga purong sangkap na pelikula.Ang mala-kristal na rurok na lugar na naaayon sa HPMC sa 7.70 para sa mga pinagsama-samang lamad na may iba't ibang antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ng HPS ay hindi gaanong nagbago.Kung ikukumpara sa spectrum ng mga purong sangkap na sample (Larawan 5-1a), ang mga lugar ng HPMC crystallization peak at HPS crystallization peak ng composite sample ay bumaba, na nagpahiwatig na sa pamamagitan ng kumbinasyon ng dalawa, parehong HPMC at HPS ay maaaring maging epektibo para sa ang kabilang grupo.Ang recrystallization phenomenon ng film separation material ay gumaganap ng isang tiyak na papel na humahadlang.

Fig. 6-1 SAXS spectra ng HPMC/HPS blend films na may iba't ibang hydroxypropyl substitution degree ng HPS

Sa konklusyon, ang pagtaas ng antas ng pagpapalit ng HPS hydroxypropyl at ang pagsasama-sama ng dalawang sangkap ay maaaring makapigil sa recrystallization phenomenon ng HPMC/HPS composite membrane sa isang tiyak na lawak.Ang pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ng HPS ay pangunahing humadlang sa recrystallization ng HPS sa composite membrane, habang ang dalawang-component compound ay gumaganap ng isang tiyak na papel na nagbabawal sa recrystallization ng HPS at HPMC sa composite membrane.

6.3.2 Self-similar fractal structure analysis ng HPMC/HPS composite membranes na may iba't ibang HPS hydroxypropyl substitution degrees

Ang average na haba ng kadena (R) ng mga molekulang polysaccharide tulad ng mga molekula ng almirol at mga molekula ng selulusa ay nasa hanay na 1000-1500 nm, at ang q ay nasa hanay na 0.01-0.1 Å-1, na may qR >> 1. Ayon sa Porod formula, ang polysaccharide film sample ay makikita Ang ugnayan sa pagitan ng maliit na anggulo ng X-ray scattering intensity at ang scattering angle ay:

Kabilang dito, ang I(q) ay ang maliit na anggulo ng X-ray scattering intensity;

q ay ang scattering angle;

Ang α ay ang Porod slope.

Ang Porod slope α ay nauugnay sa fractal na istraktura.Kung α < 3, ito ay nagpapahiwatig na ang materyal na istraktura ay medyo maluwag, ang ibabaw ng scatterer ay makinis, at ito ay isang mass fractal, at ang fractal na dimensyon nito D = α;kung 3 < α <4, ito ay nagpapahiwatig na ang materyal na istraktura ay siksik at ang scatterer ay ang ibabaw ay magaspang, na isang surface fractal, at ang fractal na dimensyon nito D = 6 – α.

Ipinapakita ng Figure 6-2 ang lnI(q)-lnq plots ng HPMC/HPS composite membranes na may iba't ibang degree ng HPS hydroxypropyl substitution.Makikita mula sa figure na ang lahat ng mga sample ay nagpapakita ng isang self-similar fractal na istraktura sa loob ng isang tiyak na hanay, at ang Porod slope α ay mas mababa sa 3, na nagpapahiwatig na ang composite film ay nagpapakita ng mass fractal, at ang ibabaw ng composite film ay medyo. makinis.Ang mga mass fractal na dimensyon ng HPMC/HPS composite membranes na may iba't ibang degree ng HPS hydroxypropyl substitution ay ipinapakita sa Talahanayan 6-1.

Ipinapakita sa talahanayan 6-1 ang fractal na dimensyon ng HPMC/HPS composite membrane na may iba't ibang antas ng pagpapalit ng HPS hydroxypropyl.Makikita mula sa talahanayan na para sa mga dalisay na sample ng HPS, ang fractal na dimensyon ng A939 na pinalitan ng mababang hydroxypropyl ay mas mataas kaysa sa A1081 na pinalitan ng mataas na hydroxypropyl, na nagpapahiwatig na sa pagtaas ng antas ng hydroxypropyl substitution, sa lamad. Ang density ng self-katulad na istraktura ay makabuluhang nabawasan.Ito ay dahil ang pagpapakilala ng mga hydroxypropyl group sa starch molecular chain ay makabuluhang humahadlang sa mutual bonding ng mga segment ng HPS, na nagreresulta sa pagbawas sa density ng self-similar na istraktura sa pelikula.Ang mga hydrophilic hydroxypropyl na grupo ay maaaring bumuo ng intermolecular hydrogen bond na may mga molekula ng tubig, na binabawasan ang interaksyon sa pagitan ng mga molecular segment;nililimitahan ng malalaking pangkat ng hydroxypropyl ang recombination at cross-linking sa pagitan ng mga segment ng molekular ng starch, kaya sa pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl, ang HPS ay bumubuo ng isang mas maluwag na istraktura na katulad ng sarili.

Para sa HPMC/A939 compound system, ang fractal na dimensyon ng HPS ay mas mataas kaysa sa HPMC, na dahil ang starch ay nagre-recrystallize, at isang mas maayos na istraktura ang nabuo sa pagitan ng mga molecular chain, na humahantong sa self-similar na istraktura sa lamad. .Mataas na density.Ang fractal na dimensyon ng compound sample ay mas mababa kaysa sa dalawang purong bahagi, dahil sa pamamagitan ng compounding, ang mutual binding ng mga molecular segment ng dalawang component ay nahahadlangan ng isa't isa, na nagreresulta sa pagbaba ng density ng mga self-similar na istruktura.Sa kaibahan, sa HPMC/A1081 compound system, ang fractal na dimensyon ng HPS ay mas mababa kaysa sa HPMC.Ito ay dahil ang pagpapakilala ng mga pangkat ng hydroxypropyl sa mga molekula ng almirol ay makabuluhang pinipigilan ang pag-recrystallization ng almirol.Ang katulad na istraktura sa kahoy ay mas maluwag.Kasabay nito, ang fractal na dimensyon ng HPMC/A1081 compound sample ay mas mataas kaysa sa purong HPS, na malaki rin ang pagkakaiba sa HPMC/A939 compound system.Katulad na istraktura, ang mga molekula ng HPMC na tulad ng kadena ay maaaring makapasok sa lukab ng maluwag na istraktura nito, sa gayon ay nagpapabuti sa density ng kaparehong istraktura ng HPS, na nagpapahiwatig din na ang HPS na may mataas na hydroxypropyl substitution ay maaaring bumuo ng isang mas pare-parehong kumplikado pagkatapos ng compounding sa HPMC.sangkap.Mula sa data ng rheological properties, makikita na ang hydroxypropylation ay maaaring mabawasan ang lagkit ng starch, kaya sa panahon ng proseso ng compounding, ang pagkakaiba ng lagkit sa pagitan ng dalawang bahagi sa compounding system ay nabawasan, na mas nakakatulong sa pagbuo ng isang homogenous. tambalan.

Fig. 6-2 lnI(q)-lnq pattern at ang mga fit curve nito para sa HPMC/HPS blend films na may iba't ibang hydroxypropyl substitution degree ng HPS

Talahanayan 6-1 Mga parameter ng fractal structure ng HPS/HPMC blend films na may iba't ibang hydroxypropyl substitution degree ng HPS

Para sa mga composite membrane na may parehong compounding ratio, ang fractal na dimensyon ay bumababa din sa pagtaas ng substitution degree ng hydroxypropyl group.Ang pagpapakilala ng hydroxypropyl sa molekula ng HPS ay maaaring mabawasan ang mutual bonding ng mga polymer segment sa compound system, at sa gayon ay binabawasan ang density ng composite membrane;Ang HPS na may mataas na hydroxypropyl substitution ay may mas mahusay na compatibility sa HPMC, Mas madaling bumuo ng pare-pareho at siksik na tambalan.Samakatuwid, ang density ng self-similar na istraktura sa composite membrane ay bumababa sa pagtaas ng substitution degree ng HPS, na resulta ng magkasanib na impluwensya ng substitution degree ng HPS hydroxypropyl at ang compatibility ng dalawang bahagi sa composite sistema.

6.3.3 Thermal stability analysis ng HPMC/HPS composite films na may iba't ibang HPS hydroxypropyl substitution degrees

Ang Thermogravimetric analyzer ay ginamit upang subukan ang thermal stability ng HPMC/HPS edible composite films na may iba't ibang degree ng hydroxypropyl substitution.Ipinapakita ng Figure 6-3 ang thermogravimetric curve (TGA) at ang weight loss rate curve (DTG) nito ng mga composite film na may iba't ibang degree ng hydroxypropyl substitution HPS.Makikita mula sa TGA curve sa Figure 6-3(a) na ang mga composite membrane sample na may iba't ibang HPS hydroxypropyl substitution degrees.Mayroong dalawang halatang yugto ng pagbabago ng thermogravimetric na may pagtaas ng temperatura.Una, mayroong isang maliit na yugto ng pagbaba ng timbang sa 30~180 °C, na pangunahing sanhi ng pagkasumpungin ng tubig na na-adsorbed ng polysaccharide macromolecule.Mayroong malaking bahagi ng pagbaba ng timbang sa 300~450 °C, na siyang tunay na yugto ng pagkasira ng thermal, pangunahin nang sanhi ng pagkasira ng thermal ng HPMC at HPS.Makikita rin mula sa figure na ang mga kurba ng pagbaba ng timbang ng HPS na may iba't ibang antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ay magkapareho at makabuluhang naiiba mula sa HPMC.Sa pagitan ng dalawang uri ng mga kurba ng pagbaba ng timbang para sa purong HPMC at purong HPS sample.

Mula sa DTG curves sa Figure 6-3(b), makikita na ang thermal degradation temperature ng purong HPS na may iba't ibang degree ng hydroxypropyl substitution ay napakalapit, at ang thermal degradation peak temperature ng A939 at A081 sample ay 310 °C at 305 °C, ayon sa pagkakabanggit Ang thermal degradation peak temperature ng purong HPMC sample ay mas mataas kaysa sa HPS, at ang peak temperature nito ay 365 °C;Ang HPMC/HPS composite film ay may dalawang thermal degradation peak sa DTG curve, na tumutugma sa thermal degradation ng HPS at HPMC, ayon sa pagkakabanggit.Mga peak ng katangian, na nagpapahiwatig na mayroong isang tiyak na antas ng paghihiwalay ng bahagi sa composite system na may composite ratio na 5:5, na pare-pareho sa mga resulta ng thermal degradation ng composite film na may composite ratio na 5:5 sa Kabanata 3 Ang peak temperature ng thermal degradation ng HPMC/A939 composite film sample ay 302 °C at 363 °C, ayon sa pagkakabanggit;ang thermal degradation peak temperature ng HPMC/A1081 composite film sample ay 306 °C at 363 °C, ayon sa pagkakabanggit.Ang pinakamataas na temperatura ng mga sample ng composite film ay inilipat sa mas mababang temperatura kaysa sa mga sample ng purong component, na nagpahiwatig na ang thermal stability ng mga composite sample ay nabawasan.Para sa mga sample na may parehong compounding ratio, bumaba ang thermal degradation peak temperature sa pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree, na nagpapahiwatig na ang thermal stability ng composite film ay bumaba sa pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree.Ito ay dahil ang pagpapakilala ng mga pangkat ng hydroxypropyl sa mga molekula ng almirol ay binabawasan ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga segment ng molekular at pinipigilan ang maayos na muling pagsasaayos ng mga molekula.Ito ay naaayon sa mga resulta na ang density ng mga katulad na istruktura ay bumababa sa pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl.

Fig. 6-3 TGA curves (a) at ang kanilang derivative (DTG) curves (b) ng HPMC/HPS blend films na may iba't ibang hydroxypropyl substitution degree ng HPS

6.3.4 Pagsusuri ng mekanikal na katangian ng HPMC/HPS composite membrane na may iba't ibang antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ng HPS

Fig. 6-5 Tensile properties ng HPMC/HPS films na may iba't ibang hydroxypropyl substitution degree ng HPS

Ang tensile properties ng HPMC/HPS composite films na may iba't ibang HPS hydroxypropyl substitution degrees ay sinubukan ng mechanical property analyzer sa 25 °C at 75% relative humidity.Ipinapakita ng mga figure 6-5 ang elastic modulus (a), elongation at break (b) at tensile strength (c) ng composite films na may iba't ibang degree ng HPS hydroxypropyl substitution.Makikita mula sa figure na para sa HPMC/A1081 compound system, na may pagtaas ng nilalaman ng HPS, ang elastic modulus at tensile strength ng composite film ay unti-unting bumaba, at ang elongation sa break ay tumaas nang malaki, na pare-pareho sa 3.3. 5 katamtaman at mataas na kahalumigmigan.Ang mga resulta ng pinagsama-samang lamad na may iba't ibang mga compounding ratio ay pare-pareho.

Para sa mga purong lamad ng HPS, ang parehong nababanat na modulus at lakas ng tensile ay tumaas kasabay ng pagbaba ng antas ng pagpapalit ng HPS hydroxypropyl, na nagmumungkahi na binabawasan ng hydroxypropylation ang higpit ng pinagsama-samang lamad at pinapabuti ang kakayahang umangkop nito.Ito ay higit sa lahat dahil sa pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree, ang hydrophilicity ng HPS ay tumataas, at ang istraktura ng lamad ay nagiging mas maluwag, na naaayon sa resulta na ang fractal na dimensyon ay bumababa sa pagtaas ng substitution degree sa maliit na anggulo X- pagsubok sa pagsabog ng sinag.Gayunpaman, ang elongation sa break ay bumababa sa pagbaba ng substitution degree ng HPS hydroxypropyl group, na higit sa lahat ay dahil ang pagpapakilala ng hydroxypropyl group sa starch molecule ay maaaring hadlangan ang recrystallization ng starch.Ang mga resulta ay pare-pareho sa pagtaas at pagbaba.

Para sa HPMC/HPS composite membrane na may parehong compound ratio, ang elastic modulus ng membrane material ay tumataas sa pagbaba ng HPS hydroxypropyl substitution degree, at ang tensile strength at elongation sa break ay parehong bumababa sa pagbaba ng substitution degree.Kapansin-pansin na ang mga mekanikal na katangian ng mga pinagsama-samang lamad ay ganap na nag-iiba sa compounding ratio na may iba't ibang antas ng pagpapalit ng HPS hydroxypropyl.Ito ay higit sa lahat dahil ang mga mekanikal na katangian ng pinagsama-samang lamad ay hindi lamang apektado ng antas ng pagpapalit ng HPS sa istraktura ng lamad, kundi pati na rin ng pagiging tugma sa pagitan ng mga bahagi sa compound system.Ang lagkit ng HPS ay bumababa sa pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree, ito ay mas kanais-nais na bumuo ng isang pare-parehong tambalan sa pamamagitan ng compounding.

6.3.5 Pagsusuri ng oxygen permeability ng HPMC/HPS composite membrane na may iba't ibang antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ng HPS

Ang oksihenasyon na dulot ng oxygen ay ang paunang yugto sa maraming paraan ng pagdudulot ng pagkasira ng pagkain, kaya ang mga nakakain na composite film na may ilang mga katangian ng oxygen barrier ay maaaring mapabuti ang kalidad ng pagkain at pahabain ang buhay ng istante ng pagkain [108, 364].Samakatuwid, ang mga rate ng paghahatid ng oxygen ng HPMC/HPS composite membrane na may iba't ibang antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ng HPS ay sinukat, at ang mga resulta ay ipinapakita sa Figure 5-6.Makikita mula sa figure na ang oxygen permeability ng lahat ng purong lamad ng HPS ay mas mababa kaysa sa purong mga lamad ng HPMC, na nagpapahiwatig na ang mga lamad ng HPS ay may mas mahusay na mga katangian ng oxygen barrier kaysa sa mga lamad ng HPMC, na naaayon sa mga nakaraang resulta.Para sa mga purong lamad ng HPS na may iba't ibang antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl, tumataas ang rate ng paghahatid ng oxygen sa pagtaas ng antas ng pagpapalit, na nagpapahiwatig na ang lugar kung saan tumagos ang oxygen sa materyal ng lamad ay tumataas.Ito ay pare-pareho sa microstructure analysis ng maliit na anggulo ng X-ray scattering na ang istraktura ng lamad ay nagiging maluwag sa pagtaas ng antas ng hydroxypropyl substitution, kaya ang permeation channel ng oxygen sa lamad ay nagiging mas malaki, at ang oxygen sa lamad tumatagos Habang tumataas ang lugar, unti-unting tumataas ang bilis ng paghahatid ng oxygen.

Fig. 6-6 Oxygen permeability ng HPS/HPMC films na may iba't ibang hydroxypropyl substitution degree ng HPS

Para sa mga pinagsama-samang lamad na may iba't ibang antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ng HPS, bumababa ang rate ng paghahatid ng oxygen sa pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl.Ito ay higit sa lahat dahil sa 5:5 compounding system, ang HPS ay umiiral sa anyo ng dispersed phase sa low-viscosity HPMC continuous phase, at ang lagkit ng HPS ay bumababa sa pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree.Kung mas maliit ang pagkakaiba ng lagkit, mas kaaya-aya sa pagbuo ng isang homogenous na tambalan, mas paikot-ikot ang channel ng oxygen permeation sa materyal na lamad, at mas maliit ang rate ng paghahatid ng oxygen.

6.4 Buod ng Kabanata

Sa kabanatang ito, ang HPMC/HPS edible composite films ay inihanda sa pamamagitan ng pag-cast ng HPS at HPMC na may iba't ibang antas ng hydroxypropyl substitution, at pagdaragdag ng polyethylene glycol bilang plasticizer.Ang epekto ng iba't ibang mga degree ng pagpapalit ng hydroxypropyl ng HPS sa istraktura ng kristal at istraktura ng microdomain ng pinagsama-samang lamad ay pinag-aralan ng synchrotron radiation na maliit na anggulo ng X-ray scattering na teknolohiya.Ang mga epekto ng iba't ibang antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ng HPS sa thermal stability, mekanikal na katangian at oxygen permeability ng composite membranes at ang kanilang mga batas ay pinag-aralan ng thermogravimetric analyzer, mechanical property tester at oxygen permeability tester.Ang mga pangunahing natuklasan ay ang mga sumusunod:

1. Para sa HPMC/HPS composite membrane na may parehong compounding ratio, na may pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree, ang crystallization peak area na tumutugma sa HPS sa 5.30 ay bumababa, habang ang crystallization peak area na tumutugma sa HPMC sa 7.70 ay hindi gaanong nagbabago, na nagpapahiwatig na ang Ang hydroxypropylation ng starch ay maaaring makapigil sa recrystallization ng starch sa composite film.
2. Kung ikukumpara sa mga purong sangkap na lamad ng HPMC at HPS, ang mga lugar ng crystallization peak ng HPS (5.30) at HPMC (7.70) ng mga composite membrane ay nabawasan, na nagpapahiwatig na sa pamamagitan ng kumbinasyon ng dalawa, parehong HPMC at HPS ay maaaring maging epektibo sa ang mga pinagsama-samang lamad.Ang recrystallization ng isa pang bahagi ay gumaganap ng isang tiyak na papel na humahadlang.
3. Ang lahat ng mga composite membrane ng HPMC/HPS ay nagpakita ng self-similar na mass fractal na istraktura.Para sa mga pinagsama-samang lamad na may parehong ratio ng tambalan, ang density ng materyal ng lamad ay makabuluhang nabawasan sa pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl;mababang HPS hydroxypropyl substitution Ang density ng composite membrane material ay makabuluhang mas mababa kaysa sa two-pure component material, habang ang density ng composite membrane material na may mataas na HPS hydroxypropyl substitution degree ay mas mataas kaysa sa purong HPS membrane, na kung saan ay higit sa lahat dahil ang density ng composite membrane material ay apektado nang sabay.Ang epekto ng hydroxypropylation ng HPS sa pagbawas ng polymer segment binding at ang compatibility sa pagitan ng dalawang bahagi ng compound system.
4. Ang hydroxypropylation ng HPS ay maaaring mabawasan ang thermal stability ng HPMC/HPS composite films, at ang thermal degradation peak temperature ng composite films ay lumilipat sa mababang temperatura na rehiyon na may pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree, na dahil ang hydroxypropyl group sa starch molecules.Binabawasan ng pagpapakilala ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga segment ng molekular at pinipigilan ang maayos na muling pagsasaayos ng mga molekula.
5. Ang nababanat na modulus at tensile strength ng purong HPS membrane ay nabawasan sa pagtaas ng HPS hydroxypropyl substitution degree, habang ang elongation sa break ay tumaas.Ito ay higit sa lahat dahil pinipigilan ng hydroxypropylation ang recrystallization ng starch at ginagawang mas maluwag na istraktura ang composite film.
6. Ang nababanat na modulus ng HPMC/HPS composite film ay bumaba sa pagtaas ng HPS hydroxypropyl substitution degree, ngunit ang tensile strength at elongation sa break ay tumaas, dahil ang mga mekanikal na katangian ng composite film ay hindi naapektuhan ng HPS hydroxypropyl substitution degree.Bilang karagdagan sa impluwensya ng, ito ay apektado din ng pagiging tugma ng dalawang bahagi ng compound system.
7. Ang oxygen permeability ng purong HPS ay tumataas sa pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree, dahil binabawasan ng hydroxypropylation ang density ng HPS amorphous region at pinatataas ang lugar ng oxygen permeation sa lamad;HPMC/HPS composite membrane Bumababa ang oxygen permeability sa pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree, na higit sa lahat ay dahil ang hyperhydroxypropylated HPS ay may mas mahusay na compatibility sa HPMC, na humahantong sa pagtaas ng tortuosity ng oxygen permeation channel sa composite membrane.Nabawasan ang oxygen permeability.

Ang mga resulta ng eksperimentong nasa itaas ay nagpapakita na ang mga macroscopic na katangian tulad ng mga mekanikal na katangian, thermal stability at oxygen permeability ng HPMC/HPS composite membranes ay malapit na nauugnay sa kanilang panloob na crystalline na istraktura at amorphous na istraktura ng rehiyon, na hindi lamang apektado ng HPS hydroxypropyl substitution, ngunit pati sa complex.Impluwensya ng dalawang bahagi na compatibility ng ligand system.

Konklusyon at Outlook

1. Konklusyon

Sa papel na ito, ang thermal gel HPMC at ang malamig na gel HPS ay pinagsama-sama, at ang HPMC/HPS malamig at mainit na reverse gel compound system ay itinayo.Ang konsentrasyon ng solusyon, compounding ratio at shearing effect sa compound system ay sistematikong pinag-aralan ang impluwensya ng rheological properties tulad ng lagkit, flow index at thixotropy, na sinamahan ng mga mekanikal na katangian, dynamic na thermomechanical properties, oxygen permeability, light transmission properties at thermal stability ng composite films na inihanda sa pamamagitan ng casting method.Ang mga komprehensibong katangian, at pagtitina ng iodine na alak sa pagiging tugma, paglipat ng phase at morpolohiya ng bahagi ng composite system ay pinag-aralan ng optical microscopy, at naitatag ang ugnayan sa pagitan ng microstructure at macroscopic na katangian ng HPMC/HPS.Upang makontrol ang mga katangian ng mga composite sa pamamagitan ng pagkontrol sa phase structure at compatibility ng HPMC/HPS composite system ayon sa ugnayan sa pagitan ng macroscopic properties at micromorphological structure ng HPMC/HPS composite system.Sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga epekto ng chemically modified na HPS na may iba't ibang degree sa rheological properties, gel properties, microstructure at macroscopic properties ng membranes, ang kaugnayan sa pagitan ng microstructure at macroscopic properties ng HPMC/HPS cold at hot inverse gel system ay higit na sinisiyasat.Ang relasyon sa pagitan ng dalawa, at isang pisikal na modelo ay itinatag upang linawin ang mekanismo ng gelation at ang mga nakakaimpluwensyang kadahilanan at mga batas ng malamig at mainit na gel sa compound system.Ang mga nauugnay na pag-aaral ay gumawa ng mga sumusunod na konklusyon.

1. Ang pagbabago sa compounding ratio ng HPMC/HPS compound system ay maaaring makabuluhang mapabuti ang mga rheological na katangian tulad ng lagkit, pagkalikido at thixotropy ng HPMC sa mababang temperatura.Ang kaugnayan sa pagitan ng mga rheological na katangian at ang microstructure ng compound system ay higit pang pinag-aralan.Ang mga partikular na resulta ay ang mga sumusunod:

(1) Sa mababang temperatura, ang compound system ay isang tuluy-tuloy na phase-dispersed phase na "sea-island" na istraktura, at ang tuluy-tuloy na phase transition ay nangyayari sa 4:6 na may pagbaba ng HPMC/HPS compound ratio.Kapag mataas ang compounding ratio (mas maraming HPMC content), ang HPMC na may mababang lagkit ay ang tuluy-tuloy na bahagi, at ang HPS ay ang dispersed phase.Para sa HPMC/HPS compound system, kapag ang low-viscosity component ay ang tuluy-tuloy na phase at ang high-viscosity component ay ang tuluy-tuloy na phase, ang kontribusyon ng tuloy-tuloy na phase lagkit sa lagkit ng compound system ay makabuluhang naiiba.Kapag ang low-viscosity HPMC ay ang tuloy-tuloy na phase, ang lagkit ng compound system ay pangunahing sumasalamin sa kontribusyon ng tuluy-tuloy na phase lagkit;kapag ang high-viscosity HPS ay ang tuloy-tuloy na phase, ang HPMC bilang dispersed phase ay magbabawas sa lagkit ng high-viscosity HPS.epekto.Sa pagtaas ng nilalaman ng HPS at konsentrasyon ng solusyon sa compound system, ang lagkit at shear thinning phenomenon ng compound system ay unti-unting tumaas, ang pagkalikido ay bumaba, at ang solid-like na pag-uugali ng compound system ay pinahusay.Ang lagkit at thixotropy ng HPMC ay balanse sa pamamagitan ng pagbabalangkas sa HPS.

(2) Para sa isang 5:5 compounding system, ang HPMC at HPS ay maaaring bumuo ng tuluy-tuloy na mga yugto sa mababa at mataas na temperatura, ayon sa pagkakabanggit.Ang pagbabago sa istraktura ng phase na ito ay maaaring makabuluhang makaapekto sa kumplikadong lagkit, viscoelastic na katangian, frequency dependence at mga katangian ng gel ng kumplikadong gel.Bilang mga dispersed phase, matutukoy ng HPMC at HPS ang mga rheological properties at gel properties ng HPMC/HPS compound system sa mataas at mababang temperatura, ayon sa pagkakabanggit.Ang mga viscoelastic curves ng HPMC/HPS composite sample ay pare-pareho sa HPS sa mababang temperatura at HPMC sa mataas na temperatura.

(3) Naitatag ang ugnayan sa pagitan ng microstructure, rheological properties at gel properties ng HPMC/HPS composite system.Parehong lumalabas ang biglaang pagbabago sa viscosity curve ng compounded system at ang tan delta peak sa loss factor curve sa 45 °C, na pare-pareho sa co-continuous phase phenomenon na naobserbahan sa micrograph (sa 45 °C).

1. Sa pamamagitan ng pag-aaral ng microstructure at mechanical properties, dynamic thermomechanical properties, light transmittance, oxygen permeability at thermal stability ng composite membranes na inihanda sa ilalim ng iba't ibang compounding ratios at solution concentrations, na sinamahan ng iodine dyeing optical microscopy technology, pananaliksik Ang phase morphology, phase transition at compatibility ng mga complex ay sinisiyasat, at ang relasyon sa pagitan ng microstructure at ang mga macroscopic na katangian ng mga complex ay naitatag.Ang mga partikular na resulta ay ang mga sumusunod:

(1) Walang malinaw na dalawang-phase na interface sa mga imahe ng SEM ng mga pinagsama-samang pelikula na may iba't ibang mga ratio ng compounding.Karamihan sa mga composite film ay may isang glass transition point lang sa mga resulta ng DMA, at karamihan sa mga composite film ay may isang thermal degradation peak lang sa DTG curve.Ang mga ito ay sama-samang nagpapahiwatig na ang HPMC ay may tiyak na pagkakatugma sa HPS.

(2) May malaking epekto ang relatibong halumigmig sa mga mekanikal na katangian ng HPMC/HPS composite films, at ang antas ng epekto nito ay tumataas sa pagtaas ng nilalaman ng HPS.Sa mas mababang relatibong halumigmig, ang parehong nababanat na modulus at makunat na lakas ng mga pinagsama-samang pelikula ay tumaas sa pagtaas ng nilalaman ng HPS, at ang pagpahaba sa break ng mga pinagsama-samang pelikula ay makabuluhang mas mababa kaysa sa mga purong sangkap na pelikula.Sa pagtaas ng relatibong halumigmig, bumababa ang elastic modulus at tensile strength ng composite film, at ang pagpahaba sa break ay tumaas nang malaki, at ang ugnayan sa pagitan ng mga mekanikal na katangian ng composite film at ang compounding ratio ay nagpakita ng isang ganap na kabaligtaran na pattern ng pagbabago sa ilalim ng iba't ibang kamag-anak na kahalumigmigan.Ang mga mekanikal na katangian ng composite membrane na may iba't ibang compounding ratios ay nagpapakita ng intersection sa ilalim ng iba't ibang relative humidity condition, na nagbibigay ng posibilidad na i-optimize ang performance ng produkto ayon sa iba't ibang kinakailangan ng application.

(3) Ang relasyon sa pagitan ng microstructure, phase transition, transparency at mekanikal na katangian ng HPMC/HPS composite system ay itinatag.a.Ang pinakamababang punto ng transparency ng compound system ay pare-pareho sa phase transition point ng HPMC mula sa tuloy-tuloy na phase hanggang sa dispersed phase at ang pinakamababang punto ng pagbaba ng tensile modulus.b.Bumababa ang modulus at elongation ng Young sa break kasabay ng pagtaas ng konsentrasyon ng solusyon, na sanhi ng pag-uugnay sa morphological na pagbabago ng HPMC mula sa tuloy-tuloy na yugto hanggang sa dispersed na bahagi sa compound system.

(4) Ang pagdaragdag ng HPS ay nagpapataas ng tortuosity ng oxygen permeation channel sa composite membrane, makabuluhang binabawasan ang oxygen permeability ng membrane, at pinapabuti ang pagganap ng oxygen barrier ng HPMC membrane.

1. Ang epekto ng pagbabago ng kemikal ng HPS sa mga rheological na katangian ng composite system at ang mga komprehensibong katangian ng composite membrane tulad ng crystal structure, amorphous region structure, mechanical properties, oxygen permeability at thermal stability ay pinag-aralan.Ang mga partikular na resulta ay ang mga sumusunod:

(1) Ang hydroxypropylation ng HPS ay maaaring mabawasan ang lagkit ng compound system sa mababang temperatura, mapabuti ang pagkalikido ng compound solution, at bawasan ang phenomenon ng shear thinning;ang hydroxypropylation ng HPS ay maaaring paliitin ang linear viscoelastic na rehiyon ng compound system, bawasan ang phase transition temperature ng HPMC/HPS compound system, at pagbutihin ang solid-like na pag-uugali ng compound system sa mababang temperatura at ang pagkalikido sa mataas na temperatura.

(2) Ang hydroxypropylation ng HPS at ang pagpapabuti ng compatibility ng dalawang bahagi ay maaaring makabuluhang makahadlang sa recrystallization ng starch sa lamad, at itaguyod ang pagbuo ng isang mas maluwag na self-similar na istraktura sa composite membrane.Ang pagpapakilala ng napakalaking hydroxypropyl na grupo sa starch molecular chain ay nililimitahan ang mutual binding at orderly rearrangement ng HPS molecular segments, na nagreresulta sa pagbuo ng isang mas maluwag na self-similar na istraktura ng HPS.Para sa kumplikadong sistema, ang pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl ay nagpapahintulot sa mga molekulang tulad ng kadena ng HPMC na makapasok sa maluwag na rehiyon ng lukab ng HPS, na nagpapabuti sa pagiging tugma ng kumplikadong sistema at nagpapabuti sa density ng kaparehong istraktura ng HPS.Ang compatibility ng compound system ay tumataas sa pagtaas ng substitution degree ng hydroxypropyl group, na pare-pareho sa mga resulta ng rheological properties.

(3) Ang mga macroscopic na katangian tulad ng mga mekanikal na katangian, thermal stability at oxygen permeability ng HPMC/HPS composite membrane ay malapit na nauugnay sa panloob na mala-kristal na istraktura at amorphous na istraktura ng rehiyon.Ang pinagsamang epekto ng dalawang epekto ng pagkakatugma ng dalawang sangkap.

1. Sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga epekto ng konsentrasyon ng solusyon, temperatura at kemikal na pagbabago ng HPS sa mga rheological na katangian ng compound system, ang mekanismo ng gelation ng HPMC/HPS cold-heat inverse gel compound system ay tinalakay.Ang mga partikular na resulta ay ang mga sumusunod:

(1) Mayroong kritikal na konsentrasyon (8%) sa compound system, sa ibaba ng kritikal na konsentrasyon, ang HPMC at HPS ay umiiral sa mga independiyenteng molecular chain at phase region;kapag ang kritikal na konsentrasyon ay naabot, ang HPS phase ay nabuo sa solusyon bilang isang condensate.Ang gel center ay isang microgel na istraktura na konektado sa pamamagitan ng intertwining ng HPMC molecular chain;sa itaas ng kritikal na konsentrasyon, ang intertwining ay mas kumplikado at ang pakikipag-ugnayan ay mas malakas, at ang solusyon ay nagpapakita ng isang pag-uugali na katulad ng isang polymer melt.

(2) Ang kumplikadong sistema ay may transition point ng tuloy-tuloy na yugto na may pagbabago ng temperatura, na nauugnay sa gel na pag-uugali ng HPMC at HPS sa kumplikadong sistema.Sa mababang temperatura, ang lagkit ng HPMC ay makabuluhang mas mababa kaysa sa HPS, kaya ang HPMC ay bumubuo ng tuluy-tuloy na yugto na nakapalibot sa high-viscosity na HPS gel phase.Sa mga gilid ng dalawang phase, ang mga hydroxyl group sa HPMC chain ay nawawalan ng bahagi ng kanilang nagbubuklod na tubig at bumubuo ng intermolecular hydrogen bond sa HPS molecular chain.Sa panahon ng proseso ng pag-init, ang mga molecular chain ng HPS ay lumipat dahil sa pagsipsip ng sapat na enerhiya at nabuo ang mga hydrogen bond na may mga molekula ng tubig, na nagreresulta sa pagkalagot ng istraktura ng gel.Kasabay nito, ang mga istraktura ng water-cage at water-shell sa mga chain ng HPMC ay nawasak, at unti-unting naputol upang ilantad ang mga hydrophilic group at hydrophobic cluster.Sa mataas na temperatura, ang HPMC ay bumubuo ng isang gel network structure dahil sa intermolecular hydrogen bond at hydrophobic association, at sa gayon ay nagiging isang high-viscosity dispersed phase na nakakalat sa HPS na tuloy-tuloy na phase ng random coils.

(3) Sa pagtaas ng hydroxypropyl substitution degree ng HPS, ang compatibility ng HPMC/HPS compound system ay bumubuti, at ang phase transition temperature sa compound system ay lumilipat sa mababang temperatura.Sa pagtaas ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl, mayroong higit na mga naka-stretch na helical fragment sa solusyon ng HPS, na maaaring bumuo ng higit pang intermolecular hydrogen bond kasama ang HPMC molecular chain sa hangganan ng dalawang phase, kaya bumubuo ng isang mas pare-parehong istraktura.Binabawasan ng hydroxypropylation ang lagkit ng almirol, upang ang pagkakaiba ng lagkit sa pagitan ng HPMC at HPS sa tambalan ay makitid, na nakakatulong sa pagbuo ng isang mas homogenous na tambalan, at ang pinakamababang halaga ng pagkakaiba ng lagkit sa pagitan ng dalawang bahagi ay gumagalaw sa mababang rehiyon ng temperatura.

2. Mga punto ng pagbabago

1. Idisenyo at buuin ang malamig at mainit na reversed-phase gel compound system ng HPMC/HPS, at sistematikong pag-aralan ang mga natatanging rheological na katangian ng sistemang ito, lalo na ang konsentrasyon ng compound solution, compound ratio, temperatura at kemikal na pagbabago ng mga bahagi.Ang mga batas sa impluwensya ng mga rheological na katangian, mga katangian ng gel at pagiging tugma ng compound system ay higit na pinag-aralan, at ang phase morphology at phase transition ng compound system ay higit pang pinag-aralan kasama ang pagmamasid ng yodo dyeing optical microscope, at ang micro-morphological naitatag ang istraktura ng compound system- Rheological properties-gel properties relationship.Sa unang pagkakataon, ginamit ang modelong Arrhenius upang magkasya sa batas ng pagbuo ng gel ng malamig at mainit na reversed-phase composite gel sa iba't ibang saklaw ng temperatura.

2. Ang phase distribution, phase transition at compatibility ng HPMC/HPS composite system ay naobserbahan sa pamamagitan ng iodine dyeing optical microscope analysis technology, at ang transparency-mechanical properties ay itinatag sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng optical properties at mechanical properties ng composite films.Ang ugnayan sa pagitan ng microstructure at macroscopic properties tulad ng properties-phase morphology at concentration-mechanical properties-phase morphology.Ito ang unang pagkakataon na direktang obserbahan ang pagbabago ng batas ng phase morphology ng compound system na ito na may compounding ratio, temperatura at konsentrasyon, lalo na ang mga kondisyon ng phase transition at ang epekto ng phase transition sa mga katangian ng compound system.

3. Ang crystalline na istraktura at amorphous na istraktura ng composite membranes na may iba't ibang HPS hydroxypropyl substitution degrees ay pinag-aralan ng SAXS, at ang gelation mechanism at impluwensya ng composite gels ay tinalakay kasabay ng rheological na mga resulta at macroscopic properties tulad ng oxygen permeability ng composite membranes.Mga kadahilanan at batas, natagpuan sa unang pagkakataon na ang lagkit ng composite system ay nauugnay sa density ng self-similar na istraktura sa composite membrane, at direktang tinutukoy ang macroscopic properties tulad ng oxygen permeability at mechanical properties ng composite lamad, at nagtatatag ng rheological properties-microstructure-membrane na relasyon sa pagitan ng mga materyal na katangian.

3. Pananaw

Sa mga nagdaang taon, ang pag-unlad ng ligtas at nakakain na mga materyales sa packaging ng pagkain gamit ang renewable natural polymers bilang hilaw na materyales ay naging isang hotspot ng pananaliksik sa larangan ng food packaging.Sa papel na ito, ang natural na polysaccharide ay ginagamit bilang pangunahing hilaw na materyal.Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng HPMC at HPS, ang halaga ng mga hilaw na materyales ay nabawasan, ang pagpoproseso ng pagganap ng HPMC sa mababang temperatura ay napabuti, at ang pagganap ng oxygen barrier ng pinagsama-samang lamad ay napabuti.Sa pamamagitan ng kumbinasyon ng rheological analysis, ang pagtitina ng iodine optical microscope analysis at composite film microstructure at komprehensibong performance analysis, ang phase morphology, phase transition, phase separation at compatibility ng cold-hot reversed-phase gel composite system ay pinag-aralan.Ang relasyon sa pagitan ng microstructure at macroscopic na mga katangian ng composite system ay itinatag.Ayon sa ugnayan sa pagitan ng macroscopic properties at micromorphological structure ng HPMC/HPS composite system, ang phase structure at compatibility ng composite system ay maaaring kontrolin para makontrol ang composite material.Ang pananaliksik sa papel na ito ay may mahalagang gabay na kahalagahan para sa aktwal na proseso ng produksyon;ang mekanismo ng pagbuo, mga salik na nakakaimpluwensya at mga batas ng malamig at mainit na inverse composite gels ay tinalakay, na isang katulad na composite system ng malamig at mainit na inverse gels.Ang pananaliksik ng papel na ito ay nagbibigay ng isang teoretikal na modelo upang magbigay ng teoretikal na patnubay para sa pagbuo at aplikasyon ng mga espesyal na materyal na kinokontrol ng temperatura.Ang mga resulta ng pananaliksik ng papel na ito ay may magandang teoretikal na halaga.Ang pananaliksik ng papel na ito ay nagsasangkot ng intersection ng pagkain, materyal, gel at compounding at iba pang mga disiplina.Dahil sa limitasyon ng oras at pamamaraan ng pananaliksik, ang pananaliksik ng paksang ito ay marami pa ring hindi natapos na mga punto, na maaaring palalimin at pagbutihin mula sa mga sumusunod na aspeto.palawakin:

Teoretikal na aspeto:

1. Upang tuklasin ang mga epekto ng iba't ibang ratio ng sangay ng chain, molecular weight at varieties ng HPS sa rheological properties, membrane properties, phase morphology, at compatibility ng compound system, at upang galugarin ang batas ng impluwensya nito sa mekanismo ng pagbuo ng gel ng compound sistema.
2. Siyasatin ang mga epekto ng HPMC hydroxypropyl substitution degree, methoxyl substitution degree, molecular weight at source sa rheological properties, gel properties, membrane properties at system compatibility ng compound system, at suriin ang epekto ng HPMC chemical modification sa compound condensation.Ang panuntunan ng impluwensya ng mekanismo ng pagbuo ng gel.
3. Ang impluwensya ng asin, pH, plasticizer, cross-linking agent, antibacterial agent at iba pang compound system sa rheological properties, gel properties, membrane structure at properties at ang kanilang mga batas ay pinag-aralan.

Application:

1. I-optimize ang formula para sa packaging application ng seasoning packets, vegetable packets at solid soup, at pag-aralan ang preservation effect ng seasonings, gulay at sopas sa panahon ng storage, ang mekanikal na katangian ng mga materyales, at ang mga pagbabago sa performance ng produkto kapag napapailalim sa external forces. , at Water solubility at hygienic index ng materyal.Maaari rin itong ilagay sa mga butil na pagkain tulad ng kape at milk tea, pati na rin ang nakakain na packaging ng mga cake, keso, dessert at iba pang pagkain.
2. I-optimize ang disenyo ng formula para sa aplikasyon ng mga botanikal na kapsula ng halamang gamot, higit pang pag-aralan ang mga kondisyon sa pagpoproseso at ang pinakamainam na pagpili ng mga pantulong na ahente, at maghanda ng mga hollow capsule na produkto.Ang mga pisikal at kemikal na tagapagpahiwatig tulad ng friability, oras ng pagkawatak-watak, nilalaman ng mabibigat na metal, at nilalamang microbial ay sinubukan.
3. Para sa fresh-keeping application ng mga prutas at gulay, mga produktong karne, atbp., ayon sa iba't ibang paraan ng pagproseso ng pag-spray, paglubog, at pagpipinta, piliin ang naaangkop na formula, at pag-aralan ang rate ng bulok na prutas, pagkawala ng kahalumigmigan, pagkonsumo ng sustansya, katigasan. ng mga gulay pagkatapos ng packaging sa panahon ng imbakan, pagtakpan at lasa at iba pang mga tagapagpahiwatig;ang kulay, pH, halaga ng TVB-N, thiobarbituric acid at bilang ng mga microorganism ng mga produktong karne pagkatapos ng packaging.