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              瓜爾豆膠產品中心 / Product Center

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              濕熱膠體改性對谷朊粉流變學特性的影響

              發布日期:2015-03-09 22:18:56
              濕熱膠體改性對谷朊粉流變學特性的影響
              濕熱膠體改性對谷朊粉流變學特性的影響,黏性和彈性是物質特性對施加應力產生響應的兩個方面。當我們觀察日常生 活中的刷涂料、嚼口香糖和和面團時,或者通過擠出機口模成形聚合物熔體,或 者快速充填注射機的模具等,許多流體在這些條件下顯然具有黏彈性,即表現出 黏彈性雙重性質。在某些過程中,彈性是阻礙高產率的主要因素;而在另外—些 過程,例如對于髙黏連續懸浮液中填料的沉淀,零剪切黏度是決定因素。
              對于黏彈性聚合物,日益流行的試驗方法不是施加恒定應力產生穩態流動, 而是給黏彈性樣品施加振蕩應力或振蕩應變。振蕩應力的試驗常常稱為“動態試 驗,。濕熱膠體改性對谷朊粉流變學特性的影響,這種測定黏彈性的方法不同于蠕變回復試驗。兩種方法互為補充,因為某些 黏彈性性質用動態試驗描述比較好,而另一些用蠕變回復試驗更好。在這種動態 試驗中,黏彈性液體甚至固體樣品不會受機械攪亂,其內部結構也不會受破壞, 樣品僅僅是在靜態接受對其結構的流變學研究
              在動態試驗中測得的儲能模量(G')代表聚合物的彈性,表示應力能量在試 驗中暫時儲存,以后可以恢復;損耗模量(G")意味著初始流動所用能量事實上 是不可逆損耗,已轉變為剪切熱,代表的是聚合物的黏性•,復合模量(G_)代表聚 合物反抗施加應變的總阻力,復合黏度(n*)代表物質對動態剪切的總阻抗。本 試驗研究了果膠、海藻酸鈉、明膠、羧甲基纖維素鈉和瓜爾膠在濕熱條件下對谷 朊粉流變學特性的影響。
              6.2材料與方法 6.2.1試驗材料與試劑
              谷朊粉,果膠-谷朊粉復合物,CMC-谷朊粉復合物,濕熱膠體改性對谷朊粉流變學特性的影響,海藻酸鈉-谷朊粉復合物, 明膠-谷朊粉復合物,瓜爾膠-谷朊粉復合物分別按照第二章所述獲得;硅油。
              6_2.2儀器
              安東帕流變儀MCR301,移液槍。
              6.2.3試驗方法
              樣品準備:稱取5克樣品,加適量蒸餾水,充分揉合后取適量水合樣品于流 變儀中進行測量。
              流變測試:使用直徑為25毫米的平板傳感器,在平板上放入適量樣品,下移 平板傳感器至平板間的間隔為1毫米,刮去多余的樣品,在平板周圍涂—層硅油 防止樣品中的水分蒸發,然后靜止5分鐘使樣品最大程度的松弛。振幅掃描時溫 度設定為25BC,頻率固定為1Hz,然后進行幅度掃描。頻率掃描溫度設定為25*0, 形變固定為〇. 1%,頻率范圍從〇. 01Hz到10Hz。溫度掃描時頻率固定為1Hz,形變 固定為0.1%,溫度從25°C上升到100°CB
              6.3結果與討論
              6.3.1振幅掃描
              在溫度25*C,頻率1Hz條件下對未處理的谷朊粉進行振幅掃描,以確定谷阮 粉的線性黏彈性區域。試驗結果如圖6-1所示,在形變大于0.4236%,應力大于 26.62時,谷朊粉的黏彈性進入非線性黏彈性區域。所以在接下來的頻率掃描試驗 和溫度掃描試驗中,為了確保試驗過程處于線性黏彈性范圍,設定形變控制在 0.1%〇
              Storage Modulus - Loss Modulus
              6500-1
              6000¬
              【edl snlnpos-ejols
              5500
              5000
              4500¬
              4000*
              3500¬
              3000
              2500¬
              2000-
              1E-30.010.11
              Gamma [%]
              圖6-1未處理谷朊粉振幅掃描曲線
              Fig.6-1 Storage modulus(G#,~) and loss modulus(G n,) versus amplitude for untrained
              gluten
              6.3.2頻率掃描
              圖6-2為未改性谷朊粉的頻率掃描圖,從圖中可以看出隨著頻率從0.01Hz到 10Hz的不斷大,谷朊粉的儲能模量和損耗模量也在不斷增加,儲能模量從2490Pa 上升到8390Pa,損耗模量從995Pa上升到4780Pa,在整個過程中,儲能模量都大 于損耗模量。因為儲能模量代表物質的彈性,損耗模量代表物質的彈性,所以在 整個測試過程中,谷朊粉表現出的彈性性質大于黏性性質。頻率掃描數據顯示,
              谷朊粉的復合黏度隨著頻率的增加而降低。
              圖6-3至6-7為分別為果膠、海藻酸鈉、明膠、羧甲基纖維素鈉和瓜爾膠對 谷朊粉進行改性后的頻率掃描圖。經果膠改性后的谷朊粉,隨頻率的增大,其儲 能模量從1870Pa增加到7920Pa,損耗模量從771Pa增加到4710Pa,復合黏度從 3230Pa.s下降到147Pa.s;經海藻酸鈉改性后的谷朊粉,隨頻率的增大,其儲 能模量從4470Pa增加到12500Pa,損耗模量從1440Pa增加到6850Pa,復合黏度 從7480Pa • s下降到226Pa • s:經明膠改性后的谷朊粉,隨頻率的增大,其儲能 模量從2200Pa增加到7620Pa,損耗模量從801Pa增加到4370Pa,復合黏度從 3720Pa.s下降到140Pa«s;經羧甲基纖維素鈉改性后的谷朊粉,隨頻率的增大, 其儲能模量從2030Pa增加到7930Pa,損耗模量從779Pa增加到4690Pa,復合黏 度從3460Pa • s下降到147Pa • s;經瓜爾膠膠改性后的谷朊粉,隨頻率的增大, 其儲能模量從3300Pa增加到lllOOPa,損耗模量從1150Pa增加到5470Pa。
              總體來說,無論改性前還是改性后的谷朊粉,其儲能模量和損耗模量都隨著 頻率的增大而增加,復合黏度都隨頻率的增大而減小。表明在頻率增大的過程中 谷朊粉的彈性、黏性是不斷增加的,谷朊粉對動態剪切的總阻抗是不斷減小的。 從圖6-8中可以直觀的發現,經海藻酸鈉和瓜爾膠改性的谷朊粉,其彈性比未經 改性的谷朊粉大;經果膠、羧甲基纖維素鈉和明膠改性的谷朊粉,其彈性比未經 改性的谷阮粉小。
              6.3.3溫度掃描
              對經膠體改性的谷朊粉進行溫度范圍從25^到100°C的流變學測試,研究加 熱過程中谷朊粉儲能模量和損耗模量變化情況,結果如圖6-9至6-13所示。圖6-9 是經果膠改性的谷朊粉的溫度掃描圖,從圖中可以看出,改性后的谷朊粉其損耗 模量與未改性谷朊粉相比略低,并且隨溫度變化的趨勢相似,但是儲能模量隨溫 度變化的趨勢與未改性谷朊粉相比有很大不同,在溫度低于73X:的時候,濕熱膠體改性對谷朊粉流變學特性的影響,未改性 谷朊粉的儲能模量比改性谷朊粉高,從73°C開始,隨著溫度的升高,改性后的谷 朊粉的儲能模量開始大于未改性谷朊粉的儲能模量。
              versus temperature for gluten trained by pectin
              圖6-9是經海藻酸鈉改性的谷朊粉的溫度掃描圖,從圖中可以看出,改性后 的谷朊粉其損耗模量與未改性谷朊粉相比略高,并且隨溫度變化的趨勢相似;在 整個升溫過程中,改性后的谷朊粉的儲能模量比未處理谷朊粉的儲能模量髙了兩 千多帕,趨勢與果膠改性谷朊粉相似,在溫度低于73°C的時候,儲能模量隨著溫 度的升高而降低,從73^到951;,隨著溫度的升高而升高,之后又開始降低。
              7500¬7000 H 6500 ■ 6000¬5500¬5000¬4500¬4000¬3500¬3000¬2500¬2000¬1500¬1000¬500-
              【£】 snlnposa>622s
              2030405060708090100110
              Temperature [〇 C】
              圖6-10海藻酸鈉-谷朊粉復合物溫度掃描 Fig.6-10 StoragemodulusCG7 ,-0-)and loss modulus(Gw versus temperature for gluten trained by sodium alginate
              到92C,在92°C之后開始減小。
              Fig,6-12 Storage modulus(G, ,-0-)andlossmodulus(Gw versus temperature for gluten trained by gelatin CMC 圖6-12是經羧甲基纖維素鈉改性的谷朊粉的溫度掃描圖,從圖中可以看出, 改性后的谷朊粉其損耗模量與未改性谷朊粉相比略低,并且隨溫度變化的趨勢很 相似;改性后谷朊粉的儲能模量隨溫度的變化與未改性谷朊粉相比,差異很大, 從25-C到5(TC,改性谷朊粉的儲能模量是小于未改性谷朊粉的,從5(TC開始改性 谷朊粉的儲能模量開始大于未改性谷朊粉,從68°C開始改性谷朊粉的儲能模量隨 著溫度的升高而增大,在92°C之后開始減小。
              圖6-13是經瓜爾膠改性的谷朊粉的溫度掃描圖,從圖中可以看出,改性后的 谷朊粉其損耗模量與未改性谷朊粉相比略高,并且隨溫度變化的趨勢相似;改性 后谷朊粉的儲能模量隨溫度的變化與未改性谷朊粉相比,差異很大,當溫度小于 73°C的時候,改性谷朊粉的儲能模量是小于未改性谷朊粉的,當溫度大于73’C時 候改性谷朊粉的儲能模量開始大于未改性谷朊粉,從69X:開始改性谷朊粉的儲能 模量隨著溫度的升高而增大,在92°C之后開始減小。
              【ed】 snlnFJOI/uaraeJols
              2030405060708090100 110
              Temperature [° C]
              圖6-13瓜爾膠-谷朊粉復合物溫度掃描 Fig.6-13 Storage modulus(G, ,-0-)andloss modulus(Gff ,-V-) versus temperature for gluten trained by guar
              6.4本章小結
              振幅掃描結果表明,在試驗過程當中,為了使谷朊粉的黏彈性處于線性黏彈 性范圍內,施加的應力應小于26.62帕,即谷朊粉的形變應小于0.4236%。當施加 的應力大于26.62時,谷朊粉的黏彈性不再處于線性黏彈性范圍,這樣不利對谷 朊粉的流變學參數進行分析*為了確保試驗的準確性,在頻率掃描試驗和溫度掃 描試驗中控制形變度為〇. 1%。
              頻率掃描結果顯示,在設定頻率范圍內,濕熱膠體改性對谷朊粉流變學特性的影響,所有改性谷朊粉的儲能模量和損耗 模量隨頻率的變化趨勢都與未改性谷朊粉相似,都是隨著頻率的升高而增大。經 海藻酸鈉和瓜爾膠改性的谷朊粉,其儲能模量和損耗模量都比未改性谷朊粉大, 表明這兩種膠體對谷朊粉的改性使谷朊粉的黏彈性得到了很大的提高。其中經海 藻酸鈉改性的谷朊粉的黏彈性提高了近百分之五十。
              對改性前后谷朊粉進行25X:到100*C的溫度掃描試驗結果表明,改性前后有 朊粉的損耗模量隨溫度的變化不大,儲能模量卻有很大差異。改性后的谷朊粉當 溫度達到一定程度后其儲能模量開始快速上升,并超過未改性谷朊粉。
              本文推薦企業:山東東達生物化工有限公司(http://www.semangattanpabatas.com/),是專業的瓜爾膠和瓜爾豆膠生產廠家,專業生產瓜爾膠和瓜爾豆膠。擁有雄厚的技術力量,先進的生產工藝和設備。山東東達生物化工有限公司全體員工為海內外用戶提供高技術,高性能,高質量的瓜爾膠和瓜爾豆膠產品。熱忱歡迎國內外廣大客戶合作共贏。
               
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