Die Bildung von Gelen aus Natriumalginat wird durch fünf Faktoren beeinflusst: die Art des Natriumalginats, die Art der Calciumquelle, den Calciumchelator, die Temperatur und den pH-Wert [1, 2].

Art von Natriumalginat

Der Gehalt an Guluronsäure (G-Einheit) und die Viskosität von Natriumalginat beeinflussen die Gelierwirkung. Der Gehalt an G-Einheiten in den verschiedenen Arten von Natriumalginat ist unterschiedlich, und aus dem Prinzip der Gelbildung zwischen Natriumalginat und Ca2+ ist bekannt, dass die G-Einheiten eine wichtige Rolle bei der Gelbildung spielen, so dass der Anteil der G-Einheiten im Natriumalginatmolekül ein wichtiger Faktor ist, der die Gelierwirkung beeinflusst.

Die mit Natriumalginat des Typs G hergestellten Gele sind steif und spröde mit guter thermischer Stabilität, während die mit Natriumalginat des Typs M hergestellten Gele eine geringe mechanische Festigkeit, aber eine gute Elastizität aufweisen.

Die Viskosität der Natriumalginatlösung variierte mit dem Molekulargewicht des Natriumalginats bei gleicher Konzentration. Je höher der Polymerisationsgrad von Natriumalginat ist, desto höher ist das Molekulargewicht und desto höher ist die Viskosität bei der gleichen Konzentration. Der Polymerisationsgrad von Natriumalginat kann durch Steuerung des Extraktionsprozesses kontrolliert werden, um Natriumalginat mit unterschiedlichen Viskositäten herzustellen [3].

Je länger die Molekülkette der Natriumalginatmoleküle bei der Bildung des Gels ist, desto enger ist sie miteinander verbunden und desto größer ist auch die mechanische Festigkeit des Gels.

Art der Kalziumquelle

Calciumalginat-Gele werden je nach Art der Calciumquelle auf unterschiedliche Weise hergestellt. Die erste Art sind Calciumsalze mit guter Löslichkeit bei neutralem pH-Wert, wie Calciumchlorid und Calciumlactat.

Traditionelle Ca2 + Vernetzung Natriumalginat zu einem Gel ausgewählt Vernetzungsmittel ist in der Regel Calciumchlorid, die Verwendung von Calciumchlorid größte Nachteil ist, dass die Gel-Rate zu schnell ist, und Ca2 + Kontakt zu den Natriumalginat-Lösung sofort ein Gel gebildet, die Blockierung der anschließenden Gel-Reaktion auftritt, was in Natriumalginat Umwandlungssatz ist ein Gradient, kann nicht eine gute dreidimensionale Struktur der einheitlichen Gel [2].

Eine andere Art von Kalziumsalz mit schlechter Löslichkeit ist Kalziumsulfat, z. B. Kalziumsulfat, das eine geringe Löslichkeit in Wasser aufweist. Calciumsulfat ist in Wasser unlöslich und löst sich nur langsam in Wasser auf, was der Auflösung der Natriumalginatmoleküle etwas Zeit verschaffen kann, aber die Auflösungsgeschwindigkeit von Calciumsulfat ist immer noch schneller als die von Natriumalginat. Wenn Natriumalginat- und Calciumsulfatpulver zusammen aufgelöst werden, bilden das Ca2+ und das Natriumalginat, die zuerst aufgelöst werden, ein Gel, das die nachfolgende Gelierungsreaktion blockiert. Das mit dieser Methode hergestellte Gel ist nicht gleichmäßig und die Gelstärke ist nicht hoch.

Darüber hinaus wirkt sich auch die Menge der zugesetzten Kalziumquelle auf die Wirkung des Gels aus. Mit zunehmender Konzentration von Natriumalginat werden das Wasserhaltevermögen, die elastische Zähigkeit und die Festigkeit des Gels allmählich erhöht. Vor allem, wenn die Calcium-Ionen-Konzentration ist sicher, niedrige Konzentration von Natrium-Alginat, Natrium-Alginat und Calcium-Ionen-Austausch ist unvollständig, die Bildung der Gel-Körper ist schwach, Stärke ist klein; Konzentration erhöht, gibt es genügend Natrium-Alginat und Calcium-Ionen-Austausch, die Bildung von Calcium-Alginat Raum Netzwerkstruktur dicht, und Natrium-Alginat-Makromoleküle miteinander interagieren, um die Wasserhaltefähigkeit zu stärken, um die Gel-Festigkeit zu verbessern, elastische Zähigkeit und auch besser.

Calcium-Ionen-Chelatbildner

Der Calcium-Ionen-Chelator kann das Ca2+ im Wasser chelatisieren, so dass es sich nicht mit dem Natriumalginat verbinden kann, und die Geschwindigkeit der Gelbildung kontrollieren, indem er mit dem Natriumalginat um Ca2+ konkurriert, so dass das Natriumalginat genügend Zeit hat, sich aufzulösen, was die Qualität des Gels wirksam verbessern kann. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass ein Chelatbildner zugesetzt werden muss, was zu einer Ca2+ -Verschwendung führt, was die Dosierung der Zusatzstoffe erhöht und die Effizienz verringert.

Temperatur

Die Temperatur hat einen indirekten Einfluss auf den Prozess der Gelbildung durch Natriumalginat. Eine Erhöhung der Reaktionstemperatur des Systems kann die Auflösungsgeschwindigkeit von Calciumsalz und Natriumalginat beschleunigen, die Intensität der Molekularbewegung innerhalb des Systems erhöhen und die Verbindung von Ca2 + mit Natriumalginatmolekülen beschleunigen, wodurch der Gelierungsprozess beschleunigt wird. Überschreitet die Temperatur des Systems jedoch einen bestimmten Grenzwert, tritt der Gelierungsprozess nicht ein [2].

Alginat verfügt über eine Methode der Gelbildung durch Kühlung und Kondensation, bei der das Natriumalginat, die Säure, das Calciumsalz und der Chelatbildner, die zur Herstellung des Gels verwendet werden, zusammen in heißem Wasser aufgelöst werden und die Lösung dann abgekühlt wird, um ein Gel zu bilden. Beim gemeinsamen Auflösen in heißem Wasser kommt die Natriumalginatlösung zwar mit Ca2 + in Kontakt, kann sich aber nicht mit Ca2 + verbinden, wenn mehr Wärmeenergie auf die Kette der Natriumalginatmoleküle einwirkt, und die Natriumalginatmoleküle können erst dann mit Ca2 + reagieren und ein Gel bilden, wenn die Lösung auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt ist.

Natriumalginat ist zwar nicht in der Lage, bei hohen Temperaturen ein Gel zu bilden, aber wenn ein Alginatgel gebildet wird, ist das Gel thermisch irreversibel und kann seine physikalische Form bei hohen Temperaturen beibehalten.

pH-Wert

Durch die Zugabe von sauren Substanzen zur Senkung des pH-Werts des Systems können einige Kalziumsalze, die unter neutralen und alkalischen Bedingungen unlöslich sind, in Kalziumsalze mit besserer Löslichkeit umgewandelt werden, z. B. durch Mischen von Kalziumhydrogenphosphat mit Natriumalginat in Wasser und anschließende Zugabe von Milchsäure kann das unlösliche Kalziumkarbonat zu Kalziumbikarbonat oder Kalziumlaktat mit relativ guter Löslichkeit reagieren, wodurch Ca2 + freigesetzt wird und sich mit der Natriumalginatlösung ein Gel bildet [2].