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皂荚胶与黄原胶复配胶的流变性研究

发布日期:2014-10-19 09:08:54
皂荚胶与黄原胶复配胶的流变性研究先容
皂荚胶与黄原胶复配胶的流变性研究
皂荚胶与黄原胶复配胶的流变性研究,对皂荚胶与黄原胶的最佳配比及其复配胶流变性进行了研究。研究结果表明,皂荚胶与黄原胶在配比为 4:6时复配胶的协效性最好,皂荚胶与黄原胶复配胶为“非牛顿流体”,60?100°C下加热,复配胶的粘度有较大 幅度的升高,60?90min是皂荚胶和黄原胶复配胶的最佳加热时间,复配胶溶液在碱性条件下稳定,但酸性条件 对复配胶溶液的粘度有较大影响,冻融变化可使皂荚胶与黄原胶复配胶溶液的粘度有所增加。
皂荚胶是从豆科多年生植物皂荚(Gleditsia sinensis L.)种子胚乳中提取出来的一种多糖,皂荚胶与黄原胶复配胶的流变性研究,其主要成分是半乳 甘露聚糖[1]。半乳甘露聚糖是以P-D-(1 — 4)糖甙键连接 的D-甘露聚糖为主链的骨架,在某些D-甘露聚糖基的 1 — 6位上连接一个a-D-吡喃半乳糖[2]。这种基本呈线 形而分枝的结构决定了其特性与那些无分枝、纤维状、 无水溶性的甘露聚糖、葡甘露聚糖有明显的不同,它具 有中性的非离子性质,在冷水和热水中均能形成胶体溶 液,较稀的水溶液仍有较高的粘度。因此,常把半乳 甘露聚糖称作种子粘质(mucilages)或种子胶(gums),可作 为增稠剂、凝胶剂、絮凝剂、分散剂和黏结剂等而广 泛应用于食品、石油、纺织、造纸、炸药、煤矿等 领域[3]。皂荚在我国河北、山东、河南、陕西、山 西、甘肃、江苏、安徽、浙江、江西、湖南、湖 北、福建、广东、广西、四川、贵州、云南等省区 普遍栽培,资源丰富,但皂荚胶至今未被开发利用。
黄原胶是由D-葡萄糖、D-甘露糖和D-葡萄糖醛 酸,以及丙酮酸和乙酸所组成的“重复单元”以0- 1,4糖苷键聚合而成的高分子多糖聚合物,分子侧链上 的羟基使其易形成钠、钾和钙等金属盐,分子间可形 成双螺旋结构[4]。黄原胶能同刺槐豆胶等半乳甘露聚糖 胶形成弹性可逆凝胶,广泛应用于食品加工、石油钻 采、农药、种子、包衣、饲料、日化、纺织印染、 造纸、烟草、铸造、消防等诸多行业。
有关皂荚胶与黄原胶复配胶的最佳配比及其流变性 研究尚未见报道。本文是对皂荚胶与黄原胶复配胶的最 佳配比及其流变性进行研究的结果报导,以期为皂荚胶 的开发利用提供理论依据。
1材料与方法
1.1材料与仪器
实验材料:黄原胶、自制皂荚胶[5]、10% NaOH、 10% HCl。
实验仪器:NDJ-1型旋转粘度计、磁力搅拌器、电 子秤、粉碎机。
1.2实验方法
1.2.1不同配比对黄原胶与皂荚胶协效性的影响 按皂荚胶:黄原胶(质量比)为0: 10, 1:9, 2:8, 3:7,
4:6,5:5,6:4,7:3,8:2,9:1,10:1配成 1% 的复配 胶,在60°C下加热30min,冷却至室温,用NDJ-1型 旋转粘度计分别测定其在6r/min时的粘度。
1.2.2剪切力对复配胶粘度的影响
配制浓度为1%的黄原胶、皂荚胶单溶液及皂荚胶: 黄原胶=4:6的复配胶溶液,皂荚胶与黄原胶复配胶的流变性研究,用NDJ-1型旋转粘度计分别 测定其在6、12、30、60r/min时的粘度。
1.2.3加热温度(恒定时间120min)对复配胶粘度的影响 配制浓度为1%的黄原胶、皂荚胶单溶液及皂荚胶:
黄原胶=4:6的复配胶溶液,分别在40、60、80、100C 下水浴加热60min,冷却至室温,测定其在6r/min时的
粘度。
1.2.4恒温下加热时间对复配胶粘度的影响
配制浓度为1%的黄原胶、皂荚胶单溶液及皂荚胶: 黄原胶=4:6的复配胶溶液,分别在60C恒温下水浴加热 30、60、90、120、150min 后冷却至室温,在 6r/min 下 测定其粘度。
1.2.5pH值对复配胶粘度的影响
配制浓度为1%的黄原胶、皂荚胶单溶液及皂荚胶: 黄原胶=4:6的复配胶溶液,分别用稀酸和稀碱调其pH 值,在6r/min下测定不同pH值时的溶液粘度。
1.2.6冻融变化复配胶溶液粘度的影响
配制浓度为1%的黄原胶、皂荚胶单溶液及皂荚胶: 黄原胶=4:6的复配胶溶液,置于-3、-27C下24h后 室温解冻,在6r/min下测定冻融前后的粘度溶液。
2 结果与讨论
2.1 不同配比对黄原胶与皂荚胶协效性的影响
由图1可以看出,不同配比对皂荚胶与黄原胶的协 效性有较大的影响,其中皂荚胶与黄原胶的最佳配比为 4:6,在转速为6r/min时混合液的粘度为23500mPa.s, 约为黄原胶的3.6倍、皂荚胶的72倍左右;其次为 8:2、7:3、6:4、5:5、3:7、9:1,皂荚胶与黄原胶质 量比为1:9时,协效性最差。
2.2 剪切力对黄原胶、皂荚胶与其复配胶的流变性的 影响 25000
20000
15000
10000
5000
0
皂荚胶:黄原胶
图1不同配比对皂荚胶与黄原胶复配胶协效性的影响
Fig. 1 Effect of proportion on synergy of the compound gum of gleditsia sinensis gum with xanthan gum
 
节变速度(r/min)
图2剪切力变化对复配胶粘度的影响
Fig.2 Effect of shearing force on viscosity of the compound gum
由图2可以看出,皂荚胶、黄原胶及其复配胶为 “非牛顿流体”,皂荚胶与黄原胶复配胶的流变性研究,其粘度随着切变速度的增加而降低。
2.3加热温度对黄原胶、皂荚胶与其复配胶的流变性
的影响
 
图3加热温度对复配胶粘度的影响
Fig.3 Effect of heating temperature on viscosity of the compound gum
由图3可知,皂荚胶与黄原胶复配胶的粘度随着加 热温度的升高而有较大幅度的升高,小于60°C加热,复 配胶的粘度有小幅度的增加,而高于6 0°C加热,复配 胶的粘度大幅度升高。100 °C为复配胶的最佳加热温 度,6 0 °C为皂荚胶、黄原胶单溶液的最佳加热温度。 100°C加热时复配胶的粘度约为黄原胶(60°C加热)单溶液 粘度的11倍左右。
2.4加热时间对黄原胶和皂荚胶其复配胶粘度的影响
可以看出,在恒温60°C时60?90min是皂荚 原胶复配胶的最佳加热时间,加热时间超过 |时,复配胶的粘度有较大幅度的降低;皂荚胶、 单溶液的最佳加热时间为60min,超过60min时
有所降低。
H值对黄原胶、皂荚胶与其复配胶的流变性的影
皂荚胶
黄原胶
 
pH
图5 pH对复配胶溶液粘度的影响 Effect of pH value on viscosity of the compound gum
图5可以看出,pH值对皂荚胶和黄原胶复配胶 粘度有较大影响,尤其在酸性条件下,使复配 度有较大幅度的降低;在碱性条件下,复配胶溶 下降的幅度较小。由此说明,皂荚胶和黄原胶 在碱性溶液中较稳定,而在酸性溶液中不稳定。 I荚胶和黄原胶单溶液的粘度影响较小。
长融变化对黄原胶与皂荚胶复配胶粘度的影响 图6可以看出,皂荚胶与黄原胶复配胶的流变性研究,冻融变化可使皂荚胶与黄原胶复 液以及单溶液的粘度有所增加,其中,冷冻条
件下增加的幅度较大。
以上结果表明,皂荚胶与黄原胶在配比为4:6时复 配胶的协效性最好;皂荚胶与黄原胶复配胶为‘‘非牛 顿流体”,溶液具有假塑性;皂荚胶与黄原胶复配胶 的粘度随着加热温度的升高而有较大幅度的升高,低 于60C加热,复配胶的粘度有小幅度的增加,高于 60C加热,复配胶的粘度大幅度升高,100C为复配胶 的最佳加热温度;在恒温60C时60?90min是皂荚胶和 黄原胶复配胶的最佳加热时间,加热时间超过120min 时,复配胶的粘度有较大幅度的降低;pH对皂荚胶和 黄原胶复配胶溶液的粘度有较大影响,尤其在酸性条 件下,复配胶的粘度有较大幅度的降低;复配胶在碱 性溶液中较稳定;冻融变化可使皂荚胶与黄原胶复配 胶溶液以及单溶液的粘度有所增加,其中,冷冻条件 下增加的幅度较大,在生产实践中可根据不同需求灵 活掌握冻融条件。
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