通過物理處理改變黃原膠的結(jié)構(gòu)來提高其黏度
發(fā)表時(shí)間:2025-03-20黃原膠是一種生物高分子聚合物,具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的增稠、穩(wěn)定等性能。通過物理處理改變其結(jié)構(gòu)來提高黏度的方法主要有以下幾種:
一、超聲波處理
作用原理:超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)等,能夠使黃原膠分子鏈發(fā)生斷裂和重排??栈饔卯a(chǎn)生的局部高溫高壓環(huán)境,以及機(jī)械剪切力,會使它的部分化學(xué)鍵斷裂,分子鏈長度發(fā)生變化,進(jìn)而影響其在溶液中的構(gòu)象和相互作用,導(dǎo)致黏度改變。
處理方法:將黃原膠溶液置于超聲波設(shè)備中,選擇合適的超聲功率、頻率和處理時(shí)間進(jìn)行處理,一般來說,功率在100-500W,頻率在20-80kHz,處理時(shí)間在10-60分鐘左右。不同的黃原膠濃度和溶液性質(zhì)可能需要調(diào)整具體的參數(shù)。
效果:適當(dāng)?shù)某暡ㄌ幚砜梢允裹S原膠分子鏈斷裂成更均勻的長度,增加分子間的纏結(jié),從而提高溶液的黏度。研究表明,經(jīng)過優(yōu)化的超聲波處理后,黃原膠溶液的黏度可以提高20%-50%左右。
二、高壓均質(zhì)處理
作用原理:在高壓下,黃原膠溶液通過均質(zhì)閥的微小間隙,受到強(qiáng)烈的剪切、撞擊和空穴作用,高能量的作用方式能夠使黃原膠分子團(tuán)聚體被打散,分子鏈伸展,同時(shí)也會破壞分子內(nèi)和分子間的一些弱相互作用,如氫鍵、范德華力等。當(dāng)這些相互作用重新形成時(shí),會形成更有序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而提高黏度。
處理方法:將黃原膠溶液加入高壓均質(zhì)機(jī)中,設(shè)定均質(zhì)壓力和循環(huán)次數(shù),通常均質(zhì)壓力在50-200MPa 之間,循環(huán)次數(shù)為1-5次。對于不同的黃原膠產(chǎn)品和應(yīng)用要求,需要通過實(shí)驗(yàn)確定良好的均質(zhì)參數(shù)。
效果:高壓均質(zhì)處理可以顯著提高黃原膠溶液的均勻性和穩(wěn)定性,同時(shí)使黏度得到提升。一般情況下,經(jīng)過高壓均質(zhì)處理后,它的黏度可提高30%-80%,具體提升幅度取決于黃原膠的初始性質(zhì)和處理?xiàng)l件。
三、冷凍-解凍處理
作用原理:冷凍過程中,黃原膠溶液中的水分子形成冰晶,冰晶的生長會對黃原膠分子產(chǎn)生擠壓和拉伸作用,使分子鏈發(fā)生重排和取向。解凍時(shí),冰晶融化,分子周圍的環(huán)境發(fā)生變化,分子鏈間的相互作用也隨之改變,形成新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而影響?zhàn)ざ取?/span>
處理方法:將黃原膠溶液置于低溫環(huán)境下冷凍,冷凍溫度一般在-20℃至-80℃之間,冷凍時(shí)間為1-24小時(shí),然后在室溫或特定的解凍條件下解凍,解凍時(shí)間根據(jù)溶液體積和環(huán)境溫度而定,一般為1-6小時(shí),可以進(jìn)行多次冷凍-解凍循環(huán)以達(dá)到更好的效果。
效果:經(jīng)過冷凍-解凍處理后,黃原膠溶液的黏度會有所增加。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過3-5次冷凍-解凍循環(huán)后,黃原膠溶液的黏度可提高15%-40%,該方法對它的結(jié)構(gòu)改變相對溫和,同時(shí)還能在一定程度上改善其凍融穩(wěn)定性。
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