影响明胶膜性能的因素研究_林海莉

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2.1
结果与讨论
明胶浓度对明胶膜抗拉强度的影响 明胶浓度对明胶膜抗拉强度的影响见图 /- 在实验用量范围内 ) 随着明胶含量的增加 ) 明胶膜的抗拉强 度逐渐增加 ) 最大可增加到 3 倍左右 - 明胶浓度的增加 ) 干燥明胶膜的厚度增加 ) 单位面积上的明胶含量增 加 ) 增强了明胶分子间的相互作用力 ) 因此明胶膜的抗拉强度增加 - 继续增加明胶溶液浓度 ) 粘度增大 ) 流 动性降低) 涂布不均匀 - 另外) 明胶浓度增加后 ) 明胶膜的透明度有所下降 ) 干燥时间也逐渐增长 -
参考文献)
/ * 0 曹娜 ( 符玉华 ( 贺军辉 - 明胶膜的制备及性能 / 1 0 - 华东理工大学学报 ) 自然科学版 ( $%%2( ’$ " *% # ) * *3$ 4 * *32/ $ 0 阚健全 ( 陈宗道 - 可食包装膜与合成包装膜综合性质的对比研究 / 1 0 - 食品与发酵工业 ( *333( $5 " 2 # ) *% 4 *’/ ’ 0 刘小杰 ( 齐鲁 ( 白立峰 - 改性明胶膜的制备及其力学性能探讨 / 1 0 - 天津工业大学学报 ( $%%2( $5 " $ # ) *3 4 $*/ ! 0 高家武 - 高分子材料近代测量技术 / 6 0 - 北京 ) 北京航空航天大学出版社 ( *33!/ 5 0 789:9 ; 6( <=>?8@ A 1 8( 6B9BC8@@: ; D( EF GH- BIIEJFK LI +HGKFMJMNEOK GPQ FREMO JLPJEPFOGFMLPK LP FREOSGH GPQ ITPJFMLPGH +OL+EOFMEK LI UEHGFMP 4 VGKEQ IMHSK / 1 0 - ;LLQ ,WQOLJLHHLMQK( $%%5( *3 " 5 # ) X33 4 3%&/ 2 0 186B< Y ,- YRE FRELOW LI +RLFLUOG+RMJ +OLJEKK / 6 0 - 9EZ [LO\) !FR EQ-( 6GJSMHHGP ATVHMKRMPU DL-( *3&&-
摘
静, 陈高礼, 生丽华
淮北 "*J### +
( 淮北煤炭师范学院化学系 , 安徽
要 ! 用简单的手涂方法制备了明胶膜 , 研究了明胶溶液的浓度、 增塑剂甘油的用量以及添加剂乙醇的用量 K: 值、
对明胶膜抗拉强度的影响 - 研究结果表明 ! ( ’ + 明胶溶液浓度增加 , 膜的抗拉强度逐渐增大 L ( " + 成膜液的 K: 值在 $- # 左右时 , 膜的抗拉强度最大 L ( * + 随着增塑剂甘油含量的增加 , 膜干燥所需时间增长且抗拉强度降低 L ( / + 乙醇用量为 ’#M 时 , 膜的抗拉强度最大 L ( J + 明胶膜在不同 K: 值的缓冲溶液中 , 溶胀性能不同 关键词 ! 明胶 L 明胶膜 L 抗拉强度 L 溶胀性能 中图分类号 ! N &/. 文献标识码 ! O 文章编号 ! ’&$" % $’$$ ( "##$ + #/ % ##/’ % #/
第!期
林海莉等： 影响明胶膜性能的因素研究
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键# 从而减小了明胶分子的分子间力 $ % & # 造成明胶膜抗拉强度降低 ’ 另外 # 实验发现随着甘油用量的增加 # 明 胶膜的断裂伸长率相应增加 # 柔韧性增强 ’
图" ()*’ "
甘油用量对明胶膜抗拉强度的影响
+,,-./ 0, 12034/ 0, 567.-806 04 /-49)6- 9/8-4*/: 0, *-61/)4 ,)62
2.4
乙醇用量对明胶膜抗拉强度的影响 乙醇的添加量对明胶膜抗拉强度的影响见图 !’ 随着乙醇含量的增加 # 明胶膜的抗拉强度先增大而后减 小 # 当乙醇用量为明胶的 ;<= 时 # 明胶膜具有最大的抗拉强度 # 约为未加乙醇参考明胶膜的 ;’ " 倍 ’ 另外 # 实验发现随着乙醇用量增加 # 膜干燥所需的时间逐渐变短 # 但膜变得质脆 ’ 由于乙醇的存在加快了水分的蒸 发速率 # 加速了膜的干燥速度 # 可能影响到了明胶分子形成的三维网络结构 # 使明胶膜的抗拉强度产生不同 的变化趋势 ’
收稿日期 ! "##$ % #& % ’" 基金项目 ! 淮北煤炭师范学院人才引进启动基金项目 ( &")* + 作者简介 ! 林海莉 ( ’)$) % + , 女 , 山东烟台人 , 博士 , 副教授 , 研究方向为功能膜材料的制备与应用 -
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淮北煤炭师范学院学报 # 自然科学版 $
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明胶是由多种氨基酸组成且具有蛋白质结构的大分子 , 可由动物的骨头或皮胶原经过热变性或者是物 理和化学降解得到 , 由于其无毒并且可降解等特性 , 在食品和医药领域得到广泛应用 P ’ Q - 由明胶制成的膜具 有良好的抗拉强度、 热封性、 较高的阻气、 阻油、 阻湿性能并且其物化性质易于调节 , 可广泛应用于可食性包 装膜、 覆盖膜、 抗氧剂或抗微生物剂的载体等 P " Q - 然而目前 , 明胶膜还存在显著的缺点 , 如质脆、 力学性能差、 P*Q 易溶于水等 , 无法很好满足实际应用不同方面的要求 , 因此对明胶膜作改性处理无疑是一种较好的选择 为了有效改进明胶膜 , 需要对其在制备过程中的各种因素进行研究 , 准确把握各种因素对明胶膜性能 的影响大小和规律 , 在此基础上进行明胶膜的改性才具有更大的理论和实际价值 - 本文采用了适合实验室 研究的手涂涂膜法制备了厚度均一的明胶膜 , 考察了明胶膜制备过程中的明胶溶液的浓度、 增塑剂用 K: 值、 量以及乙醇含量对明胶膜性能的影响 -
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淮北煤炭师范学院学报 " 自然科学版 #
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结论
在制备明胶膜的过程中 ( 多种因素都对明胶膜的性能产生显著的作用 ( 具体总结如下) * # 明胶溶液的 +, 值在 &- % 左右时 ( 明胶膜的抗拉强度最大 . $ # 随着甘油用量的增加 ( 明胶膜的抗拉强度逐渐降低 . ’ # 随着乙醇用量的增加 ( 明胶膜的抗拉强度具有一个最大值 . ! # 明胶膜在不同缓冲溶液中的溶胀率不同 ( 其中在纯水中溶胀最为剧烈 -
实验试剂 明胶 ( 化学纯 + 、 甘油 ( 分析纯 + 、 无水乙醇 ( 分析纯 + 、 磷酸氢二钠 ( 分析纯 + 、 磷酸二氢钠 ( 分析纯 + 、 硝酸 ( 分析纯 + 、 氢氧化钠 ( 分析纯 + 、 去离子水 1.3 明胶膜的典型制备 将 ’- J# G 明胶置于盛有 "#- # UV 去离子水的烧杯中 , 在室温下溶胀 *# U;7, 然后在 /# W 水浴中搅拌 至完全溶解 - 向明胶溶液中加入一定量的甘油和乙醇 , 搅拌均匀后消泡、 静置 , 然后用手涂法将成膜液涂在 玻璃片上 , 在干燥箱中干燥后揭膜备用 1.4 性能测试 ’- /- ’ 抗拉强度测试 P / Q 按照 TIT % "#O 型微机控制电子万能试验机的要求 , 将明胶膜裁成尺寸为 J# UU X "# UU 的样品 1.2
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1.1
实验部分
实验仪器 :4 % " 型二联磁力控温搅拌器 ( 江苏金坛市金城国胜实验仪器厂 + L R:H % *> 型实验室 K: 计 ( 上海分析 仪器厂 + L SO "##/ 电子天平 ( 上海良平仪器仪表有限公司 + L ’#’ % " % J 电热恒温鼓风干燥箱 ( 上海跃进医疗 器械厂 + L TIT % "#O 型微机控制电子万能试验机 ( 济南天辰试验机制造有限公司 + -
第 ". 卷第 / 期 "##$ 年 ’" 月
淮北煤炭师范学院学报 ( 自然科学版 + 4156782 19 :58;<=; >182 ?7@5AB6C D=8EF=6A >122=G= ( 38B5682 HE;=7E= +
012- ". 31- / I=E- "##$
影响明胶膜性能的因素研究
林海莉, 曹
图! ()*’ !
乙醇用量对明胶膜抗拉强度的影响
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2.5
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明胶膜的溶胀性能 明胶膜在不同缓冲溶液中的溶胀率随浸泡时间的变化关系如表 ; 所示 ’ 可以看出 # > ; ? 明胶膜在不同种 类的缓冲液中浸泡均发生溶胀现象 # 但溶胀率不同 # 其中在纯水中浸泡后 # 溶胀率最大 # 可达到 @!’ ;%= ’ > @ ? 浸泡时间不同 # 明胶膜的溶胀率不同 ’ 在 AB C !’ %<、 %’ %@ 和 D’ E< 缓冲溶液中# 明胶膜在较短的时间内即可 达到溶胀平衡 # 而在纯水中需要较长的时间 ’ 明胶膜的溶胀受到多种因素的影响 # 如明胶分子所带电荷数、 浸泡溶液的离子强度等 $ F & ’ 当浸泡溶液的 AB 值低于明胶的等电点时 # 明胶分子带正电荷 # 且随着 AB 值降 低 # 其所带电荷数增加 # 有利于明胶膜的溶胀 G 与此同时 # 浸泡溶液的离子强度也对明胶膜的溶胀产生影响 # 在两者的共同作用下 # 使明胶膜具有不同的溶胀性能 ’
测试夹间距为 ’% (() 拉伸速率 "% (( * (+,) 测试在室温下进行 - 为减少环境温度、 湿度对测试的影响 ) 尽 可能在较短时间内完成测试 - 测试 ! . ’ 个试样) 取算术平均值 /- !- " 溶胀性能测试 以成膜液 01 2 &- % 时制备的明胶膜为实验样品 ) 将明胶膜裁成 3% (( 4 "% (() 在室温下浸泡在具有不 同 01 值 # !- ’%、 ’- ’"、 5- 5&、 &- 6% $ 的缓冲溶液中一段时间 ) 测试其溶胀率随时间的变化趋势 -
2.2
成膜液 pH 值对明胶膜抗拉强度的影响 图 " 表示成膜液 01 值与明胶膜抗拉强度之间的关系 - 可以看出 ) 随着成膜液 01 值的增加 ) 明胶膜的 抗拉强度呈现先增后减的趋势 ) 在 01 值为 &- % 左右时出现最大值 - 相比而言 ) 成膜液 01 值在酸性条件下 制备的明胶膜抗拉强度较低 - 明胶作为聚电解质 ) 其静电荷依赖于体系的 01 值和明胶的种类 - 由于明胶 分子中同时含有氨基和羧基 ) 两种基团在不同的 01 条件下 ) 所带电荷不同 ) 导致明胶分子间的氨基和羧基 的吸引力不同 - 另外 ) 本实验所采用的酸性明胶的等电点在 6- ’ . 7- %) 在等电点附近 ) 明胶的溶解度降低 ) 在一定程度上导致明胶膜的抗拉强度降低 -
2.3
甘油用量对明胶膜抗拉强度的影响 甘油在明胶膜中一般作为增塑剂使用 ) 其添加量对明胶膜抗拉强度的影响如图 3 所示 - 可以看出 ) 随 着甘油用量的增加 ) 明胶膜的抗拉强度持续减小 ) 下降到未加甘油的参考明胶膜的 / * 5 左右 - 明胶是由分 子间的连接构成的三维网络结构 ) 这个体系脱水后形成脆性 膜 - 亲 水性 的甘油 能和 明胶分 子形 成链 间氢
表; H1I6- ; 浸泡时间 !< 2)4 E< 2)4 ";< 2)4 缓冲溶液 > ; ? AB C !’ %< ;<’ <<= ;!’ ;%= ;!’ ;%= 明胶膜在不同缓冲液中的溶胀率
JK-66)4* A80A-8/)-9 0, *-61/)4 ,)629 )4 L),,-8-4/ M)4L9 0, I3,,-8 9063/)049 缓冲溶液 > @ ? 去离子水 > " ? 缓冲溶液 > ! ? AB C %’ %@ ;@’ N<= ;E’ "%= ;E’ "%= AB C F’ FD ;%’ E%= ;N’ ;%= @!’ ;%= AB C D’ E< ;!’ ;%= ;!’ ;%= ;!’ ;%=
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