結(jié)冷膠流變行為研究.pdf

1、結(jié)冷膠是一種極具商業(yè)前景的新型微生物胞外多糖，具有用量少、耐酸耐熱等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。研究結(jié)冷膠的流變行為，對于了解其凝膠特性和指導(dǎo)生產(chǎn)工藝過程具有重要的意義。本文以結(jié)冷膠為研究對象，以流變學(xué)方法為主要研究手段，通過對其流變行為和凝膠特性的研究，探討其微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間的相關(guān)性，并對現(xiàn)有的應(yīng)力松弛模型進(jìn)行了修正。
　　 1、利用流變學(xué)方法研究了高酰基結(jié)冷膠水溶液的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)流變特性。靜態(tài)測試結(jié)果表明，高?；Y(jié)冷膠水

2、溶液呈現(xiàn)典型的假塑性流體特性，其流動(dòng)行為符合PowerLaw模型。溶液的濃度越高，粘度越大，剪切變稀現(xiàn)象越明顯。濃度和特定剪切速率下的粘度關(guān)系滿足PowerLaw模型。溫度越高，粘度越低，溫度對粘度的影響可用Arrhenius公式進(jìn)行描述，流動(dòng)活化能Ea隨著剪切速率的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，且濃度越高，Ea隨之增大。動(dòng)態(tài)測試結(jié)果表明，在研究的溫度范圍內(nèi)(20～50C)，高?；Y(jié)冷膠體系是以彈性為主的粘彈性體，體系的儲(chǔ)能模量(G′)隨

3、著濃度的增加而增大，隨溫度的升高而減小。高?；Y(jié)冷膠水溶液的復(fù)數(shù)粘度（|η(*)（ω)|和表觀粘度(ηa)在ω=(γ)時(shí)發(fā)生偏離，不遵循Cox-Merz模型。添加適量K+或Ca2+會(huì)使結(jié)冷膠溶液形成弱凝膠，而添加過多的離子會(huì)因?yàn)殛栯x子之間的相互競爭使溶液的粘度下降。
　　 2、采用質(zhì)構(gòu)儀研究了高?；Y(jié)冷膠凝膠的松弛行為，并對現(xiàn)有的應(yīng)力松弛模型進(jìn)行了修正。發(fā)現(xiàn)，高酰基結(jié)冷膠的應(yīng)力松弛行為可用Maxwell模型和修正Tang模型進(jìn)行

4、描述。離子濃度和離子種類對凝膠應(yīng)力松弛影響顯著，平衡應(yīng)力σe隨著離子濃度的增加呈馬鞍形的變化趨勢，且其與凝膠強(qiáng)度呈現(xiàn)較好的正相關(guān)(R2=0.868～0.976)，說明σe可以用來表征高酰基結(jié)冷膠凝膠的強(qiáng)度。相對于一價(jià)離子(K+、Na+)而言，二價(jià)離子(Ca2+、Mg2+)形成的凝膠強(qiáng)度更高，且用量更少。離子種類和濃度對初始松弛速率Cl的影響和對σe的影響趨勢相似。
　　 3、研究了測試條件對高酰基結(jié)冷膠凝膠應(yīng)力松弛行為的影響。結(jié)

5、果表明，探頭壓縮速率對應(yīng)力松弛行為的影響較小，而壓縮應(yīng)變影響顯著，應(yīng)變越大，初始衰減應(yīng)力和平衡應(yīng)力σe隨之增大，且σe和一定范圍內(nèi)的應(yīng)變呈良好的正相關(guān)性(R2＝0.986～0.987)。對高酰基結(jié)冷膠應(yīng)力松弛機(jī)理進(jìn)行了初步研究，發(fā)現(xiàn)高?；Y(jié)冷膠的應(yīng)力松弛行為是物理交聯(lián)點(diǎn)的移動(dòng)所致，而非液壓下降造成。
　　 4、利用流變儀和質(zhì)構(gòu)儀研究了國產(chǎn)低?；Y(jié)冷膠的流變行為。結(jié)果表明，國產(chǎn)低?；Y(jié)冷膠水溶液的粘度隨著剪切速率的增大而減小，為典

6、型的切力變稀流體，表觀粘度與剪切速率的關(guān)系符合PowerLaw模型。溶液的濃度越高，粘度越大，且剪切變稀現(xiàn)象越明顯。溫度越高，粘度越低，溫度對粘度的影響可用Arrhenius公式進(jìn)行描述。在所研究的濃度和溫度范圍內(nèi)，其動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量(G′)均大于動(dòng)態(tài)損耗模量(G〃)，結(jié)冷膠溶液表現(xiàn)出弱凝膠特性。pH值對其流變行為影響顯著，pH＞pKa時(shí)，粘度隨著pH值的升高而增大;pH＜pKa時(shí)，粘度則隨著pH值的降低而增大。低酰基結(jié)冷膠凝膠強(qiáng)度隨著Ca