可食性羧甲基纤维素膜制备及性能研究
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羧甲基纤维素的合成、性能及应用一、羧甲基纤维素简介英文名称:Carboxyl methyl Cellulose简称:CMC分子式可变:[C6H7O2(OH)2CH2COONa]n外观:白色或微黄色纤维颗粒状粉末。
水溶性:易溶于水,形成透明粘稠胶体,溶液呈中性或微碱性。
特性:表面活性胶体的高分子化合物,无臭、无味、无毒。
天然纤维素在自然界中分布广泛,是含量最多的多糖。
但在生产上纤维素通常以羧甲基纤维素钠盐的形式存在,因此全名应叫羧甲基纤维素钠,即CMC—Na。
广泛应用于工业、建筑、医药、食品、纺织、陶瓷等领域。
二、羧甲基纤维素技术纤维素的改性技术包括:醚化和酯化。
羧甲基纤维素的改造:醚化技术中的羧甲基化反应,纤维素经羧甲基化得到羧甲基纤维素,简称CMC。
羧甲基纤维素水溶液作用:增稠、成膜、黏接、水分保持、胶体保护、乳化及悬浮。
纤维素碱化反应:[C6H7O2(OH)3]n + nNaOH→[C6H7O2(OH) 2ONa ]n + nH2O碱纤维素后的一氯乙酸的醚化反应:[C6H7O2(OH) 2ONa ]n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH)2OCH2COONa ]n+ nNaC因此:形成羧甲基纤维素的化学式为:Cell-O-CH2-COONa NaCMC 羧甲基纤维素钠(NaCMC或简称CMC)是一种水溶性纤维素醚,可使大多数常用水溶液制剂粘度在几cP到几千cP之间变化。
1、CMC水溶液保存:低温或日光照射下稳定,但因温度变化会造成溶液酸碱性变化。
紫外线照射或微生物影响下,会引起溶液粘度下降甚至腐败,如需长期保存,需加入适宜的防腐剂。
2、CMC水溶液配制方法:先使粒子均匀湿润,能显著增加溶解速度3、CMC具有吸湿性,保存时应注意防潮。
4、锌、铜、铅、铝、银、铁、锡、铬等重金属盐类能使CMC发生沉淀。
5、水溶液在PH2.5以下发生沉淀,可加碱中和后恢复。
6、钙、镁及食盐等盐类虽然对CMC不起沉淀作用,但会降低溶液粘度。
羧甲基纤维素基材料制备及其性能分析第一章:羧甲基纤维素基材料的概述羧甲基纤维素(CMC)是一种重要的生物质基材料,在工业领域中具有广泛的应用前景。
本章将简要介绍羧甲基纤维素基材料的概念、特点和应用领域。
第二章:羧甲基纤维素基材料的制备方法本章将详细介绍羧甲基纤维素基材料的制备方法。
包括原料选择、预处理方法、羧甲基化反应及后处理工艺等,以及制备过程中的关键参数控制。
第三章:羧甲基纤维素基材料的性能分析及表征方法本章将探讨羧甲基纤维素基材料的性能与表征方法。
主要涉及物理性能、化学性能、热性能等方面的分析方法,如扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)等。
第四章:羧甲基纤维素基材料的力学性能分析本章将重点讨论羧甲基纤维素基材料的力学性能分析。
包括拉伸强度、弹性模量、断裂韧性等关键力学指标的测试方法,并探讨不同制备条件下这些性能的变化规律及影响因素。
第五章:羧甲基纤维素基材料的应用领域本章将深入探讨羧甲基纤维素基材料的应用领域。
主要包括纸张工业、食品工业、医药领域等。
通过对各个领域中羧甲基纤维素基材料的使用情况和效果进行分析,总结其在各领域中的应用价值。
第六章:羧甲基纤维素基材料的发展趋势展望本章将对羧甲基纤维素基材料的发展趋势进行展望。
分析当前羧甲基纤维素基材料制备与应用的挑战,并针对未来的研究方向提出建议。
探讨羧甲基纤维素基材料在可持续发展和环境友好方面的潜力,并对未来可能出现的新型羧甲基纤维素基材料进行展望。
第七章:结论本章将对全文进行总结,并提出对羧甲基纤维素基材料研究的展望。
通过本文的探讨,再次强调羧甲基纤维素基材料在不同领域中的应用前景和价值,并鼓励更多研究人员投身于该领域的研究工作中。
羧甲基纤维素制备方法及其生产工艺研究进展
李外;赵雄虎;季一辉;贾佳;赵武
【期刊名称】《石油化工》
【年(卷),期】2013(042)006
【摘要】介绍了羧甲基纤维素(CMC)的关键技术指标,并从羧甲基化反应机理出发,在回顾传统制备方法的基础上,综述了近年来国内外关于纤维素羧甲基化反应和工艺的研究进展,重点评述了对体系反应介质的种类和组成、溶液法、新原料、溶媒法工艺的改进、羧甲基化工艺与其他产品生产工艺的耦合等问题,并对其发展前景进行了展望.
【总页数】10页(P693-702)
【作者】李外;赵雄虎;季一辉;贾佳;赵武
【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中海油能源发展股份有限公司监督监理技术分公司,天津300450;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249
【正文语种】中文
【中图分类】TQ352
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羧甲基纤维素强化胶原纤维膜的制备及其性能分析程珊,王稳航*,滕安国,张凯,周敬阳,吴子男(天津科技大学食品工程与生物技术学院,天津 300457)摘 要:基于静电相互作用(离子键、范德华力)的蛋白质-多糖聚合现象成为改良可食膜的重要手段。
本实验以酸溶胀胶原纤维(正电性)为基料,研究带负电性的羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose,CMC)对胶原纤维膜性能的影响。
结果表明:当CMC添加量(以胶原纤维质量计,下同)过多(大于10%),成膜液发生絮凝甚至分层现象而不能成膜;随着CMC添加量(范围为0%~5.0%)的增加,成膜液ζ-电势显著下降,pH值无明显变化,复合膜表面越来越粗糙,膜厚度增加,透光率显著降低(P<0.05);复合膜拉伸强度和杨氏模量随CMC添加量增加而显著增加(P<0.05),而断裂延伸率显著降低(P<0.05);当CMC添加量达5.0%时,复合膜的水蒸气透过率达到(32.41±0.86)g/(m·s·Pa),阻氧性与膜溶胀动力学性能显著提高(P<0.05);此外,热稳定性分析表明添加CMC能够提高复合膜热稳定性。
由此可知,CMC能够通过静电相互作用促进与胶原纤维的结合,提高胶原纤维膜相关机械强度和阻隔性能,从而为可食膜性能提升提供了一种可行手段。
关键词:胶原纤维膜;羧甲基纤维素;机械性能;复合膜Preparation and Property Analysis of Carboxymethyl Cellulose-Reinforced Collagen Fiber FilmCHENG Shan, WANG Wenhang*, TENG Anguo, ZHANG Kai, ZHOU Jingyang, WU Zinan (College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China)Abstract: Protein-polysaccharide coaggregation based on electrostatic interactions (ionic bond and van der Waals force) has potential application for improving the performance of edible films. The effect of addition of different amounts of carboxymethyl cellulose (CMC) (with negative charges) on the properties of acid-swollen collagen fiber (with positive charges)-based films was investigated in this study. The results showed that the film-forming suspension began to aggregate and even could not form a film with the addition of excessive CMC (more than 10%, on the basis of collagen fiber mass). The ζ-potential value of the film-forming suspension decreased significantly with the increase in CMC concentration (0%–5.0%);however, no obvious change was observed in pH. At the same time, scanning electron microscopic (SEM) images showed that the film microstructure became rougher, the film thickness was increased and consequently the light transmittance was decreased significantly (P < 0.05) with the increase in CMC concentration. Moreover, the tensile strength and Young’modulus of the composite films significantly increased with increasing CMC concentration (P < 0.05), while the extension at break decreased significantly (P < 0.05). The water vapor permeability of the composite film containing 5.0% CMC was(32.41 ± 0.86) g/(m·s·Pa) and its oxygen barrier property and swelling kinetics were improved significantly as compared to thecontrol (P < 0.05). Additionally, differential scanning calorimeter (DSC) analysis indicated the incorporation of CMC improved the thermal stability of the composite film. It can be concluded that CMC could combine with collagen fiber by electrostatic interaction when added to the film-forming suspension, thereby improving the mechanical strength and barrier properties of the resulting film.The combination of CMC and collagen fiber provides a powerful tool for improving the properties of edible films.Keywords: collagen fiber film; carboxymethyl cellulose; mechanical properties; composite filmDOI:10.7506/spkx1002-6630-20171030-345中图分类号:TS206.1 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2019)03-0194-08收稿日期:2017-10-30基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(31501442);国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2013AA102204)第一作者简介:程珊(1992—)(ORCID: 0000-0002-6470-7473),女,硕士研究生,研究方向为食品科学生物技术。
可食性羧甲基纤维素膜制备及性能研究王晓玲,董海洲,侯汉学(山东农业大学食品科学与工程学院, 山东泰安 271018)摘 要:该试验主要以羧甲基纤维素(CMC)为膜原料,研究影响膜性能的各种因素,并通过正交试验确定制备CMC 可食性膜最佳工艺参数;最后通过验证试验得出制备可食性羧甲基纤维素膜最佳工艺条件为:CMC 浓度为2%,甘油添加量为30%,倒膜量为11 g,烘烤温度为50℃;在此条件下制得膜综合评分为87.18分。
关键词:羧甲基纤维素;可食性膜;食品包装材料Study on preparation and properties of carboxymethyl cellulose filmsWANG Xiao-ling, DONG Hai-zhou, HOU Han-xue (College of Food Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Taian 271018,China)Abstract:The Edible films were prepared from carboxymethyl cellulose. In this experiment,thefactors that influence the properties of edible film had been discussed and the best process parameters of preparing carboxymethyl cellulose films had been determined through orthogonal experiments. At last the verification test was done and the best process parameters of preparing carboxymethyl cellulose films had been determined. The best process parameters were:2% CMC,30% addition of glycerol,11 g poured amount and 50℃. In this condition,the integrate score of edible film was 87.18.Key words:carboxymethyl cellulose;edible film; food packing material 中图分类号:TS206.4 文献标识码:A 文章编号:1008―9578(2009)07―0013―04收稿日期:2009–05–28基金项目:国家高新技术研究发展计划(863计划)重点项目(2007AA100407)作者简介:王晓玲(1983~ ),女,硕士研究生,研究方向:农产品加工和贮藏工程。
羧甲基纤维素制备方法及其生产工艺研究进展羧甲基纤维素制备方法及其生产工艺研究进展,介绍了羧甲基纤维素(CMC)的关键技术指标,并从羧甲基化反应机理出发,在回顾传统制备方法的基础上,综述了近年来国内外关于纤维素羧甲基化反应和工艺的研究进展,重点评述了对体系反应介质的种类和组成、溶液法、新原料、溶媒法工艺的改进、羧甲基化工艺与其他产品生产工艺的耦合等问题,并对其发展前景进行了展望。
天然纤维素是自然界中分布最广、含量最多的多糖,来源十分丰富。
当前纤维素的改性技术主要集中在醚化和酯化两方面。
羧甲基化反应是醚化技术的一种。
纤维素经羧甲基化后得到羧甲基纤维素(CMC),其水溶液具有增稠、成膜、黏接、水分保持、胶体保护、乳化及悬浮等作用,广泛应用于石油、食品、医药、纺织和造纸等行业,是最重要的纤维素醚类之_[1-2。
近年来,随着国民经济的迅速发展,我国CMC需求量以年均9°%的速度递增,而且由于CMC宝贵的胶体化学性质,使其应用领域还在不断拓展[3-4。
目前,我国生产的CMC 产品无论在产量上还是在品种和质量上均不能满足国内市场的需求,因此积极开发CMC制备技术具有重要意义。
本文首先介绍了 CMC的关键技术指标,并从羧甲基化反应机理出发,综述了近年来国内外关于纤维素羧甲基化工艺的研究进展,讨论了当前 CMC制备技术的热点问题,并对其发展前景进行了展望。
1 CMC产品的技术指标CMC的技术指标主要有聚合度、取代度、纯度、含水量及其水溶液的黏度、pH等。
其中聚合度和取代度是最关键的指标,决定了 CMC的性质和用途。
一般而言,提高CMC的聚合度和取代的高低;产品水溶液的pH—般要求为中性或弱碱度,它的水溶性、降滤失性能、黏度及抗盐性能性。
表1列举了一些行业标准中CMC的主要技术也有所提高。
CMC水溶液的黏度反映了聚合度指标[5-10。
表1各行业标准中CMC的主要技术指标Table 1 Important parameters of carboxymethylcellulose (CMC) in some technical specificationsIn drilling fluidsItemIn food additives In toothpaste In detergentLow-viscosity CMCHigh-viscosity CMCAppearanceFibrous powder, white orfaint yellowFree-flowing or granulated powder,white or faint yelloww (Water)/%<10<7<10<10<10Purity(w)/%——>55>80.0> 95.0Degree of substitution0.20-1.500.20 - 1.500.5 -0.7>0.80>0.80pH of aqueous solution6.0 - 8.56.5 - 8.58.0 - 9.07.0 - 9.06.5 - 8.0不同行业对CMC的指标要求不尽相同。
羧甲基纤维素纤维面膜基材的制备与性能研究
吕秋兰;王晓东
【期刊名称】《中国医疗器械信息》
【年(卷),期】2018(024)013
【摘要】无纺布因为具有良好的力学性能、吸液性能,配合营养液,可以做成具有透明性的贴式面膜,在我国的面膜市场占领先地位.羧甲基纤维素纤维具有高吸湿性、高保湿性、透气性和良好生物相容性等特点,已在医疗卫生领域有了广泛应用,但有关制备羧甲基纤维素纤维面膜的研究未见报道.因此,用羧甲基纤维素纤维分别与海藻酸钙纤维、甲壳素纤维、壳聚糖纤维、改性壳聚糖纤维等混合后制备无纺布,该类无纺布具有高吸湿性、高保湿性、透气性和良好生物相容性,且使用方便,安全无毒,用于面膜基材时,其吸湿性大于天丝纤维面膜,同时仍保持面膜薄如蝉翼与皮肤紧密贴合的特点.
【总页数】2页(P20-21)
【作者】吕秋兰;王晓东
【作者单位】中山市沙溪镇食品药品监督所,广东中山 528471;佛山市优特医疗科技有限公司,广东佛山 528225
【正文语种】中文
【中图分类】TQ352.79
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羧甲基纤维素的制备研究羧甲基纤维素的制备主要有两种方法:传统方法和新型方法。
传统的方法是通过将纤维素和一定比例的氯乙酸溶液在一定条件下反应,然后通过醇解、中和等步骤来制备CMC。
传统方法制备的CMC具有较高的分子量和较好的溶解性,但其产率较低,工艺过程也较为繁琐。
近年来,许多新型方法被提出来制备羧甲基纤维素。
例如,微波辐射法可以实现快速高效的CMC制备。
在微波辐射下,纤维素和羧甲基化试剂迅速反应生成CMC,并且反应时间较短,产率较高。
此外,以纤维素为原料通过化学交联或物理交联制备CMC也成为了制备高质量CMC的重要方法。
除了制备方法的研究,羧甲基纤维素的性能调控也是制备研究的重要方面。
利用不同的羧甲基化试剂和反应条件,可以改变CMC的分子量、羧甲基取代度和分布以及空间结构等性能。
通过调控这些性能参数,可以获得适用于不同领域需求的CMC。
例如,分子量较低的CMC适用于制备高粘度的CMC溶液,而具有较高羧甲基取代度和分布的CMC则具有较好的增稠性能。
羧甲基纤维素在许多领域中都有广泛的应用。
在食品工业中,CMC可以作为增稠剂、胶凝剂、乳化剂等,用于制备各种食品。
在制药工业中,CMC可以用作胶囊包衣材料,以及稳定药物溶液的助剂。
在纺织工业中,CMC可以用作印花助剂和织物整理剂。
此外,CMC还可以用于制备膨胀胶体和纳米纤维等新材料。
综上所述,羧甲基纤维素的制备研究涉及到制备方法、性能调控和应用等多个方面。
随着科学技术的不断进步,相信未来会有更多的突破和创新,为羧甲基纤维素的制备和应用带来更多的可能性。
羧甲基纤维素基薄膜的制备及其在食品包装中的应用
赵亚丽;杜健;王海松
【期刊名称】《包装学报》
【年(卷),期】2023(15)1
【摘要】综述了近年来纤维素的衍生物羧甲基纤维素(CMC)基食品包装膜制备及应用的最新研究进展,重点讨论了CMC基薄膜的制备方法,总结了CMC材料在传统可食保鲜包装膜和绿色智能指示膜等食品包装中的应用。
CMC基食品包装薄膜的制备和推广应用在减少石油基不可降解塑料袋的使用、白色污染,提高食品质量和安全方面意义重大,具有重要社会意义和经济价值。
【总页数】9页(P12-20)
【作者】赵亚丽;杜健;王海松
【作者单位】大连工业大学、辽宁省生物质材料与化学重点实验室、辽宁木质纤维生物质精炼协同创新中心、轻工与化学工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS206.4
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1.高强度羧甲基纤维素食品包装膜的制备
2.在食品包装中蛋白基可食性包装薄膜的应用
3.聚合物基抗茵食品包装薄膜的工程性能(中)
4.纳米纤维素基复合薄膜在生鲜食品包装领域中的应用与研究进展
5.二醛基纤维素/羧甲基纤维素复合薄膜的制备及在鸡蛋保鲜中的应用
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农作物秸杆制备羧甲基纤维素工艺的研究
近年来,羧甲基纤维素由其腐质农作物秸杆中提取制备而成,已经成为一个关注和研究的焦点。
羧甲基纤维素具有优异的综合性能,如优异的力学强度、弹性模量和耐腐蚀性,因此有着广泛的应用前景,如采矿用填充材料、纳米材料、增强型混凝土和建筑用途。
为了实现上述成效,国内外研究人员近年来展开了相关的研究。
例如有学者利用昆虫和酶的反应,将秸秆中的纤维素转换成羧甲基纤维素,从而大大提高了制备羧甲基纤维素的效率。
另一方面,某些学者研究了不同温度、PH值和离子强度对秸秆酸化制备羧甲基纤维素效率的影响,并建立了实际可行的工艺流程。
另外,也有学者通过工程菌生物技术将农作物秸秆中的纤维素降解成羧甲基纤维素,同时获得苯并环化合物的残余。
研究人员们在投入大量的时间和金钱,经过多年的艰苦努力,我们终于得到了实用性的制备工艺技术。
以上研究的成果,为制备高效的羧甲基纤维素提供了有力的理论依据和技术支持,这对绿色环保工业发展具有重要意义。
随着科学技术的不断发展,绿色制备羧甲基纤维素技术将朝着前瞻性、清洁、低成本等方向发展,从而大大提高羧甲基纤维素的利用率。
此外,有关研究人员仍在进一步研究工艺,并试图在未来采用新的成分,如钴、锰、锌和铜离子,对腐质农作物秸秆进行制备,以期取得更佳的综合性能。
可食性羧甲基纤维素膜制备及性能研究王晓玲,董海洲,侯汉学(山东农业大学食品科学与工程学院, 山东泰安 271018)摘 要:该试验主要以羧甲基纤维素(CMC)为膜原料,研究影响膜性能的各种因素,并通过正交试验确定制备CMC 可食性膜最佳工艺参数;最后通过验证试验得出制备可食性羧甲基纤维素膜最佳工艺条件为:CMC 浓度为2%,甘油添加量为30%,倒膜量为11 g,烘烤温度为50℃;在此条件下制得膜综合评分为87.18分。
关键词:羧甲基纤维素;可食性膜;食品包装材料Study on preparation and properties of carboxymethyl cellulose filmsWANG Xiao-ling, DONG Hai-zhou, HOU Han-xue (College of Food Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Taian 271018,China)Abstract:The Edible films were prepared from carboxymethyl cellulose. In this experiment,thefactors that influence the properties of edible film had been discussed and the best process parameters of preparing carboxymethyl cellulose films had been determined through orthogonal experiments. At last the verification test was done and the best process parameters of preparing carboxymethyl cellulose films had been determined. The best process parameters were:2% CMC,30% addition of glycerol,11 g poured amount and 50℃. In this condition,the integrate score of edible film was 87.18.Key words:carboxymethyl cellulose;edible film; food packing material 中图分类号:TS206.4 文献标识码:A 文章编号:1008―9578(2009)07―0013―04收稿日期:2009–05–28基金项目:国家高新技术研究发展计划(863计划)重点项目(2007AA100407)作者简介:王晓玲(1983~ ),女,硕士研究生,研究方向:农产品加工和贮藏工程。
随着现代食品工业飞速发展,食品包装领域出现一场新的革命,一种能解决包装材料与环境保护之间矛盾的新型食品包装—可食性膜脱颖而出〔1〕。
可食性膜是以天然可食性物质(如:蛋白质、多糖、纤维素及其衍生物等)为原料,通过不同分子间相互作用而形成具有多孔网络结构薄膜〔2〕,通过包裹、浸渍、涂布、喷洒于食品表面(或内部)而对气体、水汽和溶质具有高度选择透过性。
羧甲基纤维素,简称CMC 或SCMC,具有独特增稠性、悬浮性、粘合性及水分保持性等特性,被广泛用于食品、医药、石油、日用化工等领域。
因CMC 制成膜具有阻止水分、油脂迁移、防止氧及二氧化碳逸失、保留食品风味、提高机械强度、保持食品结构等作用〔3〕,近年来,在食品工业CMC 被广泛用于肉制品、禽蛋、果蔬等涂膜保鲜。
本试验主要以CMC 为原料,研究影响膜性能各种因素,并通过正交试验最终确定制备CMC 可食性膜最佳工艺参数,从而改善膜性能,完善制膜工艺。
1 材料和方法1.1 主要试验材料羧甲基纤维素:食品级FH6型,安丘雄鹰纤维素厂;甘油:食用级,国药集团化学试剂有限公司;无水氯化钙:分析纯,上海美兴化工有限公司;硝酸镁:分析纯,北京亚太龙兴化工有限公司。
1.2 主要试验仪器TA–X2i 物性测试仪:英国Stable Micro System 公司;HH–2数显恒温水浴锅:江苏金坛市荣华仪器制造有限公司;99–IA型大功率数显恒温磁力搅拌器:江苏金坛币荣华仪器制造有限公司;AY220电子分析天平:日本岛津公司;螺旋测微器:上海量具刃具厂;101A–1型电热鼓风干燥箱:黄骅市卸甲综合电器厂;真空泵:沈阳微电机厂。
1.3 膜制备称取一定量羧甲基纤维素和甘油溶解到100毫升去离子水中,于65℃恒温水浴并在磁力搅拌器下不断高速搅拌30分钟使其形成均匀成膜液。
然后将成膜溶液于0.09 MPa 真空度下脱气20分钟以驱除搅拌过程中溶解在成膜液中空气。
称取一定量成膜液流延于一定面积培养皿上,待成膜液基本不流动时,放置于一定温度鼓风干燥箱中干燥一段时间,揭膜备用。
1.4 膜厚度测定在被测膜上随机取六个点,用螺旋测微器测量,取其平均值。
1.5 膜力学性质测定抗拉强度TS(Mpa)和断裂伸长率E(%)是判断膜力学性质重要指标。
力学性质测试按照ASTM D882–02方法,并根据膜条件进行一些改动。
将膜裁剪成8 cm×2.5 cm 长条,并放置在相对湿度为53%环境中放置48小时待测。
抗拉强度按下式计算: TS=F×10–6/S式中:TS:抗拉强度(Mpa);F:膜断裂时承受最大张力(N);S:膜有效面积(m2)。
伸长率按下式计算: E=(L1-L0)/L0式中:E:膜断裂伸长率(%);L1:膜断裂时长度(m);L0:膜原有效长度(m)。
本试验测定膜力学性质仪器是TA–X2i物性测试仪,初始夹距和探头移动速度分别设为50 mm和1 mm/s。
1.6 膜透湿性测定采用拟杯子法(ASTM E96–00)。
称取3 g无水CaCl2置于25 mm×40 mm称量瓶中,然后将膜样紧密覆盖在称量瓶口上,并用橡皮筋固紧,放入干燥器中。
再在干燥器底部放一盛有饱和NaCl溶液小烧杯,于25℃保持75%相对湿度,为确保溶液一直处于饱和状态,小烧杯中应有少量未溶NaCl固体。
每24 h 称一次称量瓶质量,连续7天〔4〕。
水蒸气透过率按下式进行计算: WVP=q/t·24/S·d/△P式中:WVP:水蒸气透过系数(g·mm·m–2·d–1·Pa–1);q/t:单位时间内称量杯质量增加量(g/d);S:水蒸气透过有效膜面积(m2);d:膜厚(mm);△P:膜两侧水蒸气压差(Pa)。
1.7 膜水溶性测定〔5〕准确称取已干燥至恒重膜样0.2 g(±0.0001)于锥形瓶中,加入40 ml去离子水,并加入少量叠氮化钠,以防止微生物生长,放置24 h;然后抽滤,将未溶物质放在铝盒中于105℃条件下干燥24 h,称重。
1.8 膜透油系数测定〔6〕将5 ml花生油加入试管中,以待测膜封口,倒置于滤纸上,在干燥器中放置3天,称量滤纸质量变化。
透油系数按下式计算: P0=△W×d/S×t式中:P0:透油系数(g·mm·m–2·d–1);△W:滤纸质量变化(g);d:膜厚(mm);S:膜面积(m2);t:放置天数(d),本实验为3 d。
1.9 膜透明度测定〔7〕将待测样品裁成70 mm×10 mm横条,贴于比色皿表面,在600 nm下以空比色皿作为对照测定吸光度A,再将吸光度值转换成透明度。
透明度按下式计算〔8〕: T=A600/d式中:T:透明度; A600:600 nm处吸光度; d:膜厚(mm)。
2 结果与分析2.1 制备可食性膜单因素试验2.1.1 不同羧甲基纤维素浓度对可食性膜性能影响羧甲基纤维素成膜液浓度要适当,浓度太大或太小都不易成膜。
由图1可见,随着CMC浓度增大,膜抗拉强度逐渐增大,断裂伸长率逐渐减小,膜的水溶性逐渐下降,水蒸气透过系数呈上升趋势。
当膜浓度太大时,膜液粘度大,流动性小,涂膜不均匀,且膜较厚;虽膜TS有所增大,但E、水溶性、阻水性等均呈下降趋势。
膜浓度太小时,膜液流动性会造成膜厚薄不均,最终不易成膜或膜过薄而难以揭膜。
制得膜太薄,膜TS很小,在实际操作过程中很不方便;且干燥时间长,需24小时以上。
因此,综合膜各项性能,选定适当条件进行正交试验。
2.1.2 不同甘油添加量对可食性膜性能影响由图2(A)可看出,随着甘油添加量增多,膜的抗拉强度迅速减弱,而断裂伸长率却逐渐增大;且由所制得膜可看出,随甘油添加量增加,膜表面变得越来越柔软,呈有光泽。
当甘油添加量很小时,膜很脆;主要是由于分子间作用力存在而造成膜流动性小,从而形成薄膜刚性结构,且表面粗糙。
随甘油添加量增大,膜逐渐变得很柔软。
由于甘油为极性低分子,进入CMC分子中产生氢键结合,从而降低其分子间作用力,软化薄膜刚性结构,增加流动性,使膜变得柔软富有光泽〔9〕。
由图2(B)可看出,随甘油增多,膜的水溶性无明显变化规律,以甘油添加量为10%和60%为最高,其余添加量变化不大,在51.45%~59.35%之间。
随甘油增多,膜的WVP逐渐升高。
这是因随甘油分子加入,膜的结构变得松散;且由于甘油分子在基质中不易挥发,这就增加膜的极性,从而增大膜的透水能力。
2.1.3 不同倒膜量对可食性膜性能影响倒膜量多少直接影响膜的厚度,进而影响膜各性能。
由图3可看出,随倒膜量增大,可食性膜TS和E 均呈现先增大后减小趋势,水溶性逐渐减小,水蒸气透过系数逐渐增大。
在计算WVP公式中消除对膜厚度影响,出现逐渐增大趋势可能是在烘烤过程中分子间相互作用所引起。
2.1.4 干燥温度对CMC膜性能影响由图4(A)可看出,膜的TS在室温下较大,随烘烤温度增大,膜的TS缓慢减小,当温度达80℃,TS 迅速减小。
在20℃和50℃时,膜E较大。
由图4(B)可看出,膜的水溶性在20℃~65℃变化不大,当温度为80℃时,水溶性相对减小,可能是由于在80℃以上长时间加热导致CMC变性所引起〔10〕。
随温度上升,膜WVP先减小后增大,在50℃时最低。
这可能是由于50℃时膜液中水分蒸发速度适中,CMC分子在膜基质形成过程中可充分伸展,位移和调向,从而形成定向有序排列,使膜结构致密程度和结晶程度都较高。
温度较高,水分蒸发过快,聚合物之间还没有定向排列之前就过早被沉积下来,这样可能会使膜产生气孔、裂缝等,从而使WVP上升而TS下降。
在室温下干燥的膜虽比较平整,各方面性能都较好;但干燥时间过长,达24 h以上,可能会造成膜基质中WVP值较大。