La formación de geles a partir de alginato sódico está influida por cinco factores: el tipo de alginato sódico, el tipo de fuente de calcio, el quelante del calcio, la temperatura y el pH [1, 2].

Tipo de alginato de sodio

El contenido de ácido gulurónico (unidad G) y la viscosidad del alginato de sodio afectan al efecto de gelificación. El contenido de unidad G en los distintos tipos de alginato sódico es diferente, y puede saberse por el principio de formación de gel entre el alginato sódico y el Ca2+ que la unidad G desempeña un papel importante en la gelificación, por lo que la proporción de unidad G en la molécula de alginato sódico es un factor importante que afecta al efecto de gelificación.

Los geles preparados con alginato sódico de tipo G alto son rígidos y quebradizos con buena estabilidad térmica, mientras que los geles formados con alginato sódico de tipo M alto tienen poca resistencia mecánica pero buena elasticidad.

La viscosidad de la solución de alginato sódico variaba con el peso molecular del alginato sódico a la misma concentración. Cuanto mayor es el grado de polimerización del alginato sódico, mayor es el peso molecular y mayor es la viscosidad mostrada a la misma concentración. El grado de polimerización del alginato sódico puede controlarse mediante el control del proceso de extracción para producir alginato sódico con diferentes viscosidades [3].

Cuanto más larga sea la cadena molecular de las moléculas de alginato de sodio en la formación del gel estará más estrechamente combinada, lo que refleja que la resistencia mecánica del gel también es mayor.

Tipo de fuente de calcio

Los geles de alginato cálcico se preparan de distintas formas en función del tipo de fuente de calcio. La primera son las sales de calcio con buena solubilidad a pH neutro, como el cloruro de calcio y el lactato de calcio.

Tradicional Ca2 + reticulación de alginato de sodio para formar un gel seleccionado agente reticulante es generalmente cloruro de calcio, el uso de cloruro de calcio mayor inconveniente es que la tasa de gel es demasiado rápido, y Ca2 + contacto con la solución de alginato de sodio inmediatamente formó un gel, el bloqueo de la reacción de gel posterior se produce, lo que resulta en la tasa de conversión de alginato de sodio es un gradiente, no se puede obtener una buena estructura tridimensional del gel uniforme [2].

Otro tipo de sal de calcio con poca solubilidad es el sulfato de calcio, como el sulfato de calcio, que tiene poca solubilidad en agua. El sulfato de calcio es insoluble en agua y se disuelve lentamente en agua, lo que puede proporcionar algo de tiempo para la disolución de las moléculas de alginato de sodio, pero la velocidad de disolución del sulfato de calcio sigue siendo más rápida que la del alginato de sodio en comparación, si el alginato de sodio y el sulfato de calcio en polvo se disuelven juntos, el Ca2+ y el alginato de sodio que se disuelven primero formarán un gel para bloquear la reacción de gelificación posterior. El gel producido por este método no es uniforme y la fuerza del gel no es alta.

Además, la cantidad de fuente de calcio añadida también afecta al efecto del gel. A medida que aumenta la concentración de alginato de sodio, aumenta gradualmente su capacidad de retención de agua, su tenacidad elástica y la resistencia del gel. Principalmente cuando la concentración de iones de calcio es cierta, baja concentración de alginato de sodio, alginato de sodio y el intercambio de iones de calcio es incompleta, la formación del cuerpo de gel es débil, la fuerza es pequeña; aumenta la concentración, hay suficiente alginato de sodio y el intercambio de iones de calcio, la formación de alginato de calcio estructura de red espacial densa, y macromoléculas de alginato de sodio interactúan entre sí para fortalecer la capacidad de retención de agua para mejorar la resistencia del gel, tenacidad elástica y también mejor.

Agente quelante de iones de calcio

El quelante de iones de calcio puede quelar el Ca2 + en el agua, de modo que no pueda combinarse con el alginato de sodio, y controlar la velocidad de formación del gel compitiendo con el alginato de sodio por el Ca2 +, de modo que el alginato de sodio tenga tiempo suficiente para disolverse, lo que puede mejorar eficazmente la calidad del gel. La desventaja de este método es que hay que introducir un agente quelante y se produce un desperdicio de Ca2 + , lo que aumenta la dosis de aditivos y reduce la eficacia.

Temperatura

La temperatura tiene un efecto indirecto en el proceso de formación de gel por el alginato de sodio. El aumento de la temperatura de reacción del sistema puede acelerar la velocidad de disolución de la sal de calcio y el alginato de sodio, aumentar la intensidad del movimiento molecular dentro del sistema y acelerar la combinación de Ca2 + con moléculas de alginato de sodio, acelerando así el proceso de gelificación. Sin embargo, cuando la temperatura del sistema supera un determinado límite, no se produce el proceso de gelificación [2].

El alginato tiene un método de formación de gel por enfriamiento y condensación, que consiste en disolver juntos en agua caliente el alginato de sodio, el ácido, la sal de calcio y el agente quelante utilizados para preparar el gel, y luego enfriar la solución para formar un gel. Cuando se disuelven juntos en agua caliente, aunque la solución de alginato de sodio ha entrado en contacto con Ca2 +, no puede combinarse con Ca2 + cuando hay más energía térmica en la cadena de moléculas de alginato de sodio, y las moléculas de alginato de sodio sólo pueden reaccionar con Ca2 + para formar un gel cuando la solución se enfría a una temperatura determinada.

Aunque el alginato de sodio es incapaz de formar un gel a altas temperaturas, cuando se forma un gel de alginato, el gel es térmicamente irreversible y puede mantener su forma física a altas temperaturas.

pH

La adición de sustancias ácidas para reducir el valor del pH del sistema puede hacer que algunas sales de calcio insolubles en condiciones neutras y alcalinas se transformen en sales de calcio con mejor solubilidad, como mezclar hidrogenofosfato de calcio con alginato de sodio en agua y añadir después ácido láctico, el carbonato de calcio insoluble puede reaccionar para producir bicarbonato de calcio o lactato de calcio con una solubilidad relativamente buena, liberando así Ca2 + y formando un gel con la solución de alginato de sodio [2].