Sodyum aljinattan jel oluşumu beş faktörden etkilenir: sodyum aljinat türü, kalsiyum kaynağı türü, kalsiyum şelatörü, sıcaklık ve pH [1, 2].

Sodyum aljinat türü

Sodyum aljinatın guluronik asit (G-ünitesi) içeriği ve viskozitesi jelleşme etkisini etkiler. Farklı sodyum aljinat türlerindeki G ünitesi içeriği farklıdır ve sodyum aljinat ile Ca2+ arasındaki jel oluşumu prensibinden G ünitesinin jelleşmede önemli bir rol oynadığı bilinebilir, bu nedenle sodyum aljinat molekülündeki G ünitesi oranı jelleşme etkisini etkileyen önemli bir faktördür.

Yüksek G-tipi sodyum aljinat ile hazırlanan jeller sert ve kırılgan olup iyi termal stabiliteye sahipken, yüksek M-tipi sodyum aljinat ile oluşturulan jeller zayıf mekanik dayanıma ancak iyi elastikiyete sahiptir.

Sodyum aljinat çözeltisinin viskozitesi, aynı konsantrasyonda sodyum aljinatın moleküler ağırlığı ile değişmiştir. Sodyum aljinatın polimerizasyon derecesi ne kadar yüksekse, moleküler ağırlık o kadar yüksek olur ve aynı konsantrasyonda sergilenen viskozite de o kadar yüksek olur. Sodyum aljinatın polimerizasyon derecesi, farklı viskozitelere sahip sodyum aljinat üretmek için ekstraksiyon işlemi kontrol edilerek kontrol edilebilir [3].

Jel oluşumundaki sodyum aljinat moleküllerinin moleküler zinciri ne kadar uzun olursa, jelin mekanik mukavemetini yansıtan daha yakın bir şekilde birleştirilecektir.

Kalsiyum kaynağı türü

Kalsiyum aljinat jelleri, kalsiyum kaynağının türüne bağlı olarak farklı şekillerde hazırlanır. Bunlardan ilki, kalsiyum klorür ve kalsiyum laktat gibi nötr pH'da iyi çözünürlüğe sahip kalsiyum tuzlarıdır.

Bir jel oluşturmak için geleneksel Ca2 + çapraz bağlama sodyum aljinat seçilen çapraz bağlama maddesi genellikle kalsiyum klorürdür, kalsiyum klorürün en büyük dezavantajı jel hızının çok hızlı olması ve Ca2 + sodyum aljinat çözeltisine temas etmesi hemen bir jel oluşturdu, sonraki jel reaksiyonunu bloke etti, sodyum aljinat dönüşüm oranı ile sonuçlanan bir gradyan, düzgün jelin iyi bir üç boyutlu yapısını elde edemez [2].

Çözünürlüğü zayıf olan bir diğer kalsiyum tuzu türü de suda çözünürlüğü düşük olan kalsiyum sülfat gibi kalsiyum sülfattır. Kalsiyum sülfat suda çözünmez ve suda yavaş çözünür, bu da sodyum aljinat moleküllerinin çözünmesi için biraz zaman sağlayabilir, ancak kalsiyum sülfatın çözünme hızı hala sodyum aljinattan daha hızlıdır, eğer sodyum aljinat ve kalsiyum sülfat tozları birlikte çözülürse, önce çözünen Ca2+ ve sodyum aljinat sonraki jelleşme reaksiyonunu engellemek için bir jel oluşturacaktır. Bu yöntemle üretilen jel homojen değildir ve jel mukavemeti yüksek değildir.

Ayrıca eklenen kalsiyum kaynağı miktarı da jelin etkisini etkilemektedir. Sodyum aljinat konsantrasyonu arttıkça, su tutma kapasitesi, elastik tokluğu ve jel mukavemeti kademeli olarak artar. Esas olarak kalsiyum iyonu konsantrasyonu belirli olduğunda, düşük sodyum aljinat konsantrasyonu, sodyum aljinat ve kalsiyum iyonu değişimi eksiktir, jel gövdesinin oluşumu zayıftır, mukavemet küçüktür; konsantrasyon artar, yeterli sodyum aljinat ve kalsiyum iyonu değişimi vardır, kalsiyum aljinat uzay ağ yapısının oluşumu yoğundur ve sodyum aljinat makromolekülleri, jel mukavemetini, elastik tokluğu ve ayrıca daha iyi geliştirmek için su tutma kabiliyetini güçlendirmek için birbirleriyle etkileşime girer.

Kalsiyum iyonu şelatlama maddesi

Kalsiyum iyonu şelatörü sudaki Ca2+'yı şelatlayabilir, böylece sodyum aljinat ile birleşemez ve Ca2+ için sodyum aljinat ile rekabet ederek jel oluşum hızını kontrol edebilir, böylece sodyum aljinat çözünmek için yeterli zamana sahip olur, bu da jelin kalitesini etkili bir şekilde artırabilir. Bu yöntemin dezavantajı, bir şelatlama maddesinin eklenmesinin gerekmesi ve Ca2+ israfına yol açarak katkı maddelerinin dozajını artırması ve verimliliği azaltmasıdır.

Sıcaklık

Sıcaklığın sodyum aljinat ile jel oluşumu süreci üzerinde dolaylı bir etkisi vardır. Sistemin reaksiyon sıcaklığının artırılması, kalsiyum tuzu ve sodyum aljinatın çözünme hızını artırabilir, sistem içindeki moleküler hareketin yoğunluğunu artırabilir ve Ca2 + 'nın sodyum aljinat molekülleri ile birleşmesini hızlandırabilir, böylece jelleşme sürecini hızlandırabilir. Ancak sistem sıcaklığı belirli bir sınırı aştığında jelleşme süreci gerçekleşmeyecektir [2].

Aljinat, jeli hazırlamak için kullanılan sodyum aljinat, asit, kalsiyum tuzu ve şelatlama maddesinin sıcak suda birlikte çözülmesini ve ardından jel oluşturmak için çözeltinin soğutulmasını içeren soğutma ve yoğunlaştırma yoluyla jel oluşturma yöntemine sahiptir. Sıcak suda birlikte çözündüğünde, sodyum aljinat çözeltisi Ca2+ ile temas etmiş olsa da, sodyum aljinat molekülleri zincirinde daha fazla ısı enerjisi olduğunda Ca2+ ile birleşemez ve sodyum aljinat molekülleri ancak çözelti belirli bir sıcaklığa kadar soğutulduğunda jel oluşturmak için Ca2+ ile reaksiyona girebilir.

Sodyum aljinat yüksek sıcaklıklarda jel oluşturamasa da, bir aljinat jeli oluştuğunda, jel termal olarak geri dönüşümsüzdür ve yüksek sıcaklıklarda fiziksel formunu koruyabilir.

pH

Sistemin pH değerini düşürmek için asidik maddeler eklemek, nötr ve alkali koşullar altında çözünmeyen bazı kalsiyum tuzlarının daha iyi çözünürlüğe sahip kalsiyum tuzlarına dönüşmesini sağlayabilir, örneğin kalsiyum hidrojen fosfatın suda sodyum aljinat ile karıştırılması ve ardından laktik asit eklenmesi, çözünmeyen kalsiyum karbonat, nispeten iyi çözünürlüğe sahip kalsiyum bikarbonat veya kalsiyum laktat üretmek için reaksiyona girebilir, böylece Ca2 + açığa çıkar ve sodyum aljinat çözeltisi ile bir jel oluşturur [2].