Гель (его варианты)

 

Описывается гель, содержащий воду, ионы натрия, ионы кальция и альгинат, отличающийся тем, что гель дополнительно содержит геллановую камедь и секвестрант и в котором соотношение ионов натрия к ионам кальция составляет от примерно 15:1 до примерно 45:1, количество альгината составляет примерно 0,3 - 4 мас. %, количество геллановой камеди составляет примерно 0,05 - 4 мас.% и количество секвестранта составляет примерно 0,01 - 1,5 мас.%. Технический результат - образование диффузионно-заструктурированных гелей при добавлении воды определенных типов, имеющих высокую концентрацию ионов натрия. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к гелю (его вариантам).

Альгинат использовали в течение многих лет в качестве гелеобразователя в пудингах, фруктовых начинках, ягодах или плодах в желе и структурированных пищевых продуктах, в качестве водного связующего вещества, в замороженных пищевых продуктах, сиропах начинки мучных кондитерских изделий и глазурях, в качестве эмульгатора в приправах к салату и мясных, придающих вкус и аромат соусов и в качестве стабилизатора в пиве, фруктовом соусе, украшениях на верхней поверхности мучных кондитерских изделий, соусах и подливках.

Хорошо известно, что альгинаты реагируют с поливалентными катионами, включая катионы цинка, алюминия, меди и кальция, образуя гели или осадки. Хорошо также известно, что вязкость растворов альгината натрия изменяют добавлением солей одновалентных металлов, но что такие соли не индуцируют образование геля.

Известен гель, содержащий воду, ионы натрия, ионы кальция и альгинат (Derwent Publications Ltd., London, GB AN 124986, week 8220-JP59-063147 А, кл. A 23 K 1/18, 1984).

Известен гель, содержащий воду, ионы натрия, ионы кальция и геллановую камедь (Research Disclosure, nо 350, 1 июня 1993, Havant JB, стр. 35081 XP 000373023, W. F. Chalupa et al., "Gellan gum Coating and Adhesion Systems", стр. 418 3-й абзац).

Заявителем неожиданно было найдено, что растворы альгинатов фактически действительно образуют дидкрузионно-заструктурированные гели при добавлении воды определенных типов, например морской воды, имеющих высокую концентрацию ионов натрия.

Изобретением является гель, содержащий воду, ионы натрия, ионы кальция и альгинат, отличающийся тем, что гель дополнительно содержит геллановую камедь и секвестрант и в котором соотношение ионов натрия к ионам кальция составляет между примерно 15:1 и примерно 45:1, количество альгината составляет между примерно 0,3 и 4%, количество геллановой камеди составляет между примерно 0,05 и 4% и количество секвестранта составляет между примерно 0,01 и 1,5%.

Предпочтительно количество альгината составляет между примерно 0,7 и 2%, количество геллановой камеди составляет между примерно 0,2 и 1% и количество секвестранта составляет между примерно 0,01 и 1,5%.

Еще более предпочтительно количество альгината составляет между примерно 0,7 и 2%, количество геллановой камеди составляет примерно 0,2 и 1% и количество секвестранта составляет между примерно 0,05% и 0,6%.

Еще более предпочтительно альгинат содержит маннуроновую кислоту и гулуроновую кислоту в массовом отношении между примерно 2:1 и 0,35:1.

Еще одним объектом изобретения является гель, содержащий воду, ионы натрия, ионы кальция и геллановую камедь. Новизна состоит в том, что гель дополнительно содержит секвестрант и соотношение в нем ионов натрия к ионам кальция составляет между примерно 15:1 и примерно 45:1, количество геллановой камеди составляет между примерно 0,05 и 4% и количество секвестранта составляет между примерно 0,01 и 1,5%.

Геллановая камедь является гетерополисахаридом, полученным ферментацией с использованием Pseudomonas elodea ETCC 31461. Геллановая камедь доступна от Kelco Division of Merck and Co., Inc., Сан Диего, Канада, под разными названиями, включая KELCO-GEL, KELCOGEL PC и KELCOGEL F. Способы получения геллановой камеди включают способы, описанные в патентах Соединенных Штатов Америки 4 326 052 и 4 326 053. Они полезны для различных гелеобразующих, текстурирующих, стабилизирующих и пленкообразующих применений, в частности в качестве желирующего вещества в пищевых продуктах, продуктах личного пользования, и промышленных применений.

Геллановая камедь представляет гелеобразующее и текструирующее средство, которое образует гели в присутствии ионов. В отличие от других гелеобразующих средств геллановая камедь способна образовать гели со всеми присутствующими ионами, включая ионы водорода. Гели можно удобно получить выдерживанием горячих растворов для охлаждения. Менее обычным, но иногда полезным способом является получение гелей путем диффузии ионов в раствор. Этот способ используют, например, при образовании пленок и покрытий, например жидкой панировки и аналогичных съедобных покрытий. Особенно ценным в этих покрытиях является способность геллана образовывать гели с ионами натрия. Таким образом, хлорид натрия можно использовать в качестве источника гелеобразующих ионов, образуемые пищевые продукты сохраняют приятный вкус, его можно использовать иногда с другими ионами, но не теми ионами, например кальция, которые могут придать горький вкус.

Как результат этих свойств, растворы геллановой камеди при добавлении в содержащую высокую концентрацию ионов натрия морскую воду образуют гели при диффузии в растворы различных ионов, присутствующих в морской воде. Это свойство можно использовать выгодно в различных применениях, включая, но ограничиваясь ими, описанные выше применения.

Коммерческие формы геллановой камеди, анионного полимера, получают в виде смешанных солей. Хотя камедь в преобладающем количестве находится в форме калиевой соли, обычно присутствует достаточное количество двухвалентных ионов, например кальция и магния, чтобы сделать продукт нерастворимым в холодной воде. Растворимость далее ослабляется, если вода, в которой камедь нужно растворить или гидратировать, также содержит ионы. Этого и следует ожидать, поскольку, если ионы способны промотировать межцепную ассоциацию (гелеобразование), они будут также предотвращать межцепную диссоциацию (разжижение).

Растворение геллановой камеди в холодной воде можно обычно достичь просто удалением двухвалентных ионов в воде путем использования секвестранта. Двухвалентные ионы значительно более эффективны при получении гелей, чем одновалентные ионы, и поэтому удаление первых секвестрантом обычно приводит к водной среде, в которой камедь растворима. Секвестрант не только удаляет двухвалентные ионы из воды, но также двухвалентные ионы из геллановой камеди, превращая ее в растворимую в холодной воде форму одновалентного иона. Типичные секвестранты, которые можно использовать, включают разные неорганические фосфаты, например гексаметафосфат натрия, пирофосфат тетранатрия, вторичный кислый ортофосфат натрия и триполифосфат натрия. Можно также использовать цитрат натрия.

Присутствие трех видов полимерных сегментов в альгиновой кислоте из разных бурых морских водорослей было показано мягким кислотным гидролизом. Один сегмент состоит по существу из звеньев D-маннуроновой кислоты. Второй сегмент состоит по существу из звеньев L-гулуроновой кислоты. Третий сегмент состоит из чередующихся остатков D-маннуроновой кислоты и L-гулуроновой кислоты.

Относительные содержания трех полимерных сегментов в пробах альгиновой кислоты из разных источников были определены с использованием частичного кислотного гидролиза для разделения альгиновой кислоты на гомополимерные и альтернативные сегменты. Относительное содержание сегментов полиманнуроновой кислоты и полигулуроновой кислоты определили ЯМР-спектроскопией. Таблица 1 показывает относительное содержание маннуроновой кислоты и гулуроновой кислоты в пробах альгиновой кислоты, полученных из разных бурых морских водорослей.

Полигулуроновая кислота представляет собой сложенную подобно ленте молекулу, в которой гулуроновая кислота находится в конформации 1C и присоединена диаксиально. Сложенная подобно ленте конформация стабилизируется внутримолекулярной водородной связью между гидроксильной группой у атома углерода 2 и атомом кислорода гидроксильной группы в соседних звеньях. Межмолекулярные связи более усложнены, чем в случае полиманнуроновой кислоты, и включают молекулы воды. Молекула воды находится в таком положении, что она функционирует дважды в качестве донора водородной связи и дважды в качестве акцептора, причем образованные таким образом водородные связи находятся в диапазоне 2,7-2,9 А. В соответствии с данными измерения плотности и для сохранения симметрии в элементарной ячейке требуется четыре молекулы волы.

Одним из наиболее важных и полезных свойств альгината является его способность образовать гели путем реакции с кальциевыми солями. Эти гели, которые похожи на твердые вещества по способности сохранять форму и стойкости к напряжению, состоят почти на 100% из воды (обычно 99,0-99,5% и 0,5-1,0% альгината).

Гель по классической коллоидной терминологии определяют как систему, которая обязана своими характеристическими свойствами сшитой пространственной сетке полимерных цепей, которая образуется в точке гелеобразования. Значительное количество исследований было проведено для объяснения природы сшивок и определения структуры альгинатных гелей.

На основе данных дифракции волокон, расчетов для построения моделей и других исследований было показано, что форма как сегментов полиманнуроновой кислоты, так и сегментов полигулуроновой кислоты в альгиновой кислоте подобна ленте и вытянута. На основе этих данных и свойств гелей было предположено, что кооперативная ассоциация сегментов полигулуроновой кислоты вовлекается в образование сшитой пространственной сетки полимерных цепей. Общераспространенную предложенную структуру альгинатного геля, в которой кальциевые ионы закрепляются между ассоциированными сегментами полимерных цепей, часто называют "моделью коробки для яиц".

Исследования круговым дихроизмом показали, что кальциевые ионы реагируют предпочтительно с сегментами полигулуроновой кислоты. Возможно, что чередующиеся сегменты полиманнуроновой кислоты не играют непосредственную роль в гелеобразовании с кальцием, за исключением того, что соединяют ассоциированные сегменты и, исходя из этого, обеспечивают образование трехмерной пространственной сетки цепей внутри геля.

Природа взаимодействия между полигулуронатными сегментами и кальциевыми ионами была далее прояснена с использованием как известной геометрии координации модельных соединений, так и требований кооперативной ассоциации. В этом взаимодействии полигулуронатные сегменты ассоциируют в агрегаты с междоузлиями, для которых годятся ионы кальция, модель коробки для яиц.

Эту информацию можно использовать для предсказания наблюдаемых гелеобразующих характеристик альгинатов из разных источников. Например, альгинат из Laminaria hyperborea с большим процентом полигулуронатных сегментов образует твердые, хрупкие гели, которые проявляют тенденцию к синерезису или потере связанной воды. В противоположность этому, альгинат из Macrocystis pyrifera или Ascophyllum nodosum образует эластичные гели, которые могут деформироваться и которые имеют заметно пониженную тенденцию в синерезису.

Подходящие альгинаты для данного изобретения включают, но не ограничиваются ими, альгинаты натрия, альгинаты калия и альгинаты аммония. Различные альгинаты коммерчески доступны от Kelco, a Division of Merck and Co., Inc. (Сан Диего, Канада). Эти альгинаты изменяются в соответствии с водорослевым источником содержанием маннуроновой кислоты и гулуроновой кислоты, молекулярной массой, формой частиц и размером ячейки сита. Альгинаты, коммерчески доступные от Kelco, включают KELTONE HV, MANUGEL DMB, KELGIN MV и KELGIN F.

Поливалентные катионы будут реагировать с альгиновыми полимерами и в некоторых случаях сшивать эти полимеры. По мере того, как повышается содержание поливалентного иона в растворе, будет иметь место загустевание, гелеобразование и, наконец, осаждение. Как и другие свойства альгиновых растворов, отношение маннуроновой и гулуроновой кислот, количество солей одновалентных катионов в растворе, температура раствора, степень полимеризации и сам поливалентный ион будут изменять свойства вступившего в реакцию альгината.

Поливалентным катионом, наиболее используемым для изменения реологии, вязкости и характеристик геля альгиновых растворов, является кальций. Кальций можно также использовать в качестве осаждающего иона для образования нерастворимых волокон и пленок.

Реакцию с кальцием можно сделать визуальной введением инъекцией потока 1% раствора альгината натрия (необязательно альгината калия или альгината аммония) в 10% раствор хлорида кальция. Почти немедленно альгинат кальция будет образовываться на поверхности потока альгината натрия и поток будет сохранять форму, которую он имел, когда его инъецировали в раствор хлорида кальция. Первоначально центральная часть будет непрореагировавшим альгинатом натрия, но через некоторый период времени растворимый кальций будет диффундировать в центр и образует законченную структуру альгината кальция.

Реакция между ионами кальция и альгиновыми молекулами представляется так: 2NaAlg + Ca++ = CaAlg2 + 2Na Когда ионы кальция добавляют в эту систему, реакция идет вправо до тех пор, пока весь альгинат не осадится как альгинат кальция.

Физические характеристики системы альгинаты натрия (или калия, или аммония)-кальция изменяются с количеством доступного кальция. Первоначально будет очевидным повышение вязкости вместе с показателями более слабой текучести. Дальнейшее добавление ионов кальция приводит к образованию геля и, наконец, осаждению.

Разные водорослевые источники дают альгинаты с различной блочной структурой маннуроновой кислоты и гулуроновой кислоты. Каждый альгинат имеет свои собственные характеристические свойства по кальциевой реакционной способности и гелеобразованию. Альгинаты обычно называют "с высоким M" или "с высоким G" в зависимости от соотношений маннуроновой кислоты и гулуроновой кислоты, которые они содержат.

Как показано в таблице 1, Laminaria hyperborea дает альгинат с высоким G. В обычных терминах альгинаты с высоким G образуют твердые, хрупкие гели, которые теплостойки, тогда как альгинаты с высоким M дают более слабые, более эластичные гели, которые имеют меньшую теплостойкость, но более высокую стабильность при многократном замораживании. Конечную прочность геля, однако, можно регулировать путем обращения к химии гелей и в случае некоторых продуктов альгинаты с высоким G и высоким M взаимозаменяемы.

Стехиометрически для завершения замещения требуется 7,2% кальция, считая на массу альгината натрия. Гели образуются приблизительно с 30% этого количества и загущенные, текучие растворы менее чем с 15%.

При образовании гелей способ добавления иона кальция в альгиновый раствор имеет большую долю влияния на свойства конечного геля. Слишком быстрое добавление кальция приводит к пятнистому гелеобразозанию, неоднородной структуре геля или осаждению.

Для регулирования скорости гелеобразования можно составить комбинации альгината и медленно растворяемой кальциевой соли. Секвестранты, например пирофосфат тетранатрия и гексаметафосфат натрия, также регулируют выделение кальциевых ионов и изменяют текстуру конечного геля.

Для образования геля в холодной воде можно использовать альгинат натрия, безводный вторичный кислый фосфат кальция, цитрат натрия и адипиновую кислоту. При добавлении в воду цитрат натрия растворяется быстро и связывает (секвестрирует) свободный кальций в воде, тем самым позволяя растворяться альгинату натрия. Адипиновая кислота растворяется медленно и реагирует с безводным вторичным кислым фосфатом кальция, освобождая кальциевые ионы, которые образуют гель с альгинатом натрия. Цитрат можно заменить такими секвестрантами, как например пирофосфат тетранатрия или другие полифосфаты. Другие кальциевые источники (карбонат кальция или сульфат кальция) могут заменить безводный вторичный кислый фосфат кальция. Эффективна любая медленно растворяющаяся пищевая кислота, но адипиновая кислота имеет преимущество, поскольку негигроскопична и обеспечивает кислый вкус при pH выше, чем некоторые другие кислоты, используемые в пищевых продуктах. Регулирование pH необходимо для предотвращения преждевременного гелеобразования или осаждения. Когда pH снижается, ионизация карбоксильных групп подавляется с потерей растворимости; сначала имеет место гелеобразование, за которым следует осаждение, если pH снижается достаточно далеко. При pH около 3,5 альгинатный гель представляет смесь кальциевого и кислотного геля.

Широко распространенное пищевое и промышленное использование альгинатов обычно основывается на их способности реагировать с кальциевыми ионами для функционирования выгодно в качестве загустителей, пленкообразующих средств и гелеобразующих и структурирующих средств. Как и в случае геллановой камеди, поскольку кальциевые ионы способны образовывать гели, эти ионы, если присутствуют в достаточно высоких количествах, могут ингибировать гидратацию альгината. Следовательно, приемлемой практикой является использование альгинатов в комбинации с секвестрантами с целью содействия гидратации в случаях, в которых нужно "смягчить" воду, чтобы имела место гидратация.

В противоположность геллановой камеди, альгинаты не образуют гели с натриевыми ионами. Поэтому, когда растворы альгинатов добавляют в растворы ионов натрия (например, солевой раствор), они не образуют гель диффузией, но скорее диспергируют в водную среду при перемешивании. Морская вода содержит высокий уровень ионов натрия и поэтому не следует ожидать, что добавление растворов альгинатов в морскую воду приведет к образованию геля.

Нами неожиданно было найдено, что растворы альгинатов фактически действительно образуют диффузионно-заструктурированные гели при добавлении в воду, имеющую высокие концентрации натриевых ионов, например морскую воду. Соответственно альгинаты можно использовать в качестве альтернативы растворам геллановой камеди в предварительно упоминаемых применениях. Без связывания с теорией считается, что ионный состав морской воды такой, что имеется достаточно присутствующих многовалентных ионов, а именно кальция, чтобы индуцировать образование геля и сохранять альгинат в гелеобразном состоянии, несмотря на присутствие ионов натрия и других, не образующих гели ионов, которые могут в зависимости от относительного содержания многовалентных (гелеобразующих) и негелеобразующих (гельрастворяющих) ионов вызывать распадение геля.

Как уже указывалось, использование изобретения в практических условиях может часто требовать использования секвестрантов, чтобы имелась возможность гидратации полимеров альгината и геллановой камеди в холодной воде. В дополнение прочность требуемого геля, которая зависит в основном от концентрации полимера, может изменяться. Поэтому понятно рассмотрение случаев, которые требуют использования относительно низких уровней альгината в комбинации с относительно высокими уровнями секвестранта. В этих случаях секвестрант во время начала диффузии иона в раствор будет предпочтительно связывать гелеобразующие двухвалентные ионы, что приводит к возможности диспергирования альгината в окружающую водную среду до того, как имеет место гелеобразование. В случае геллановой камеди, независимо от относительных концентраций камеди и секвестранта, не может происходить диспергирования полимера до гелеобразования, поскольку гелеобразование и улавливание полимера будут происходить одновременно через взаимодействие с ионами натрия и другими одновалентными ионами, которые не связываются секвестрантом.

Следовательно, особенно предпочтительным воплощением изобретения является использование растворов, содержащих как альгинат, так и геллановую камедь. Такая комбинация не только исключает потерю альгината путем диффузии, но также обеспечивает альтернативные текстуры геля и в некоторых случаях снижает стоимость.

Все альгинатные гели образуются путем химической реакции. Они обычно термически необратимы и состоят из высокогидратированных альгинатных полимеров. Путем правильного выбора гелеобразующего средства можно регулировать структуру и твердость геля. Мягкие гели имеют тенденцию к текучести и принимают форму их контейнера. Потеря воды в атмосферу, вызывающая сморщивание гелей, в альгиновых гелях происходит очень медленно.

Альгинатные гели данного изобретения и альгинатные гели изобретения, включающие геллановую камедь, пригодны для широкого круга нефтяных месторождений и других применений, включая контроль профиля (закрытие воды), где гель используют для задерживания потока нежелательной воды или, что предпочтительно, снижения проницаемости для потока воды, в то же время не влияя значительно на поток добычи нефти. Потерянные циркулирующие гели должны регулировать основные количества жидкостей, которые теряются до пласта во время применений для бурения или ремонтных работ на скважинах.

Использование "пробок" из геля имеет применение в цементных прокладках, используемых между жидкостями, или для очистки трубопроводов, где "чушки" из геля удаляют остатки пород в трубах. Гелеобразная структура благоприятна также для снижения конвекции при использовании в применениях с изолирующими паккер-жидкостями, включая защиту от постоянного мороза на Аляске.

Имеется несколько использований для защиты окружающей среды. Одним из использований является отверждение отработанных колодцев, которые имеют место в операциях бурения и/или добычи. Оно может включать отверждение природно залегающего радиоактивного материала и бурового шлама при бурении в открытом море. Другим использованием является изготовление облицовки колодцев, которая останавливает или уменьшает выщелачивание химических продуктов в почву ниже колодцев, в особенности в грунтовую воду.

Альгинатные гели, необязательно включающие геллановую камедь, полезны в качестве средств против потери жидкости (в виде пленок), балластных жидкостей для кораблей, средств для снижения трения, которые снижают падение давления или повышают скорость течения, гидромульчирующих покрытий для арендных участков земли (в особенности откосов), вспомогательных средств для стабилизации песка (водяные скважины, сваи для конструкции и т.д.), стабилизаторов пены с ксантаном и в качестве барьера потери влаги для цемента.

Пример 1 Альгинаты в восстановленной морской воде Раствор 1% KELTONE HV, альгината натрия высшего сорта, получали осторожным диспергированием 3 г порошка в 300 г деионизированной воды с использованием интенсивного перемешивания. Приблизительно 50 г аликвоту раствора выливали в виде тонкой струйки в искусственно воспроизведенную морскую воду, которую получали в соответствии с методом D-1141-52 АСТМ (Американский стандартный метод испытания) растворением 32,26 г морской соли ("морская соль" коммерчески доступна от Lake Products Company, Inc. (Maryland Heights. MO)) в 1 л деионизированной воды. Наблюдали моментальное образование "гелеобразных червей". Этот пример показывает способность растворов альгинатов, полученных без нагревания, образовывать гели диффузией ионов при добавлении в морскую воду.

Пример 2 Геллановая камедь в восстановленной морской воде 0.5% раствор геллановой камеди KELCOGEL получали растворением смеси 1.5 г геллановой камеди и 45% цитрата натрия в 300 мл деионизированной воды с использованием интенсивного перемешивания. Приблизительно 50 г аликвоту раствора выливали в виде тонкой струйки в искусственно воссозданную морскую воду, которую получали растворением 32,26 г морской соли в 1 л деионизированной воды. Наблюдали моментальное образование "гелеобразных червей".

Этот пример показывает способность растворов геллановой камеди, полученных без нагревания, образовывать гель диффузией ионов при добавлении в морскую воду.

Пример 3 Альгинаты в восстановленной морской воде Как описывается в примере 1, были получены 1% растворы следующих альгинатов: KELTONE HV, MANUGEL DMB (гелеобразующий альгинат высшего сорта с высоким содержанием мономера гулуроновой кислоты). KELGIN MV и KELGIN F (средняя вязкость, очищенные альгинаты натрия). Каждый раствор выливали в восстановленную морскую воду, как описано в примере 1. Образование гелей происходило во всех случаях. По-видимому гель MANUGEL DMB слегка сильнее, чем другие гели.

Пример 4 Альгинаты в настоящей морской воде
Как описывается в примере 1, были получены 1% растворы следующих альгинатов: KELTONE HV, MANUGEL DMB (гелеобразующий альгинат высшего сорта с высоким содержанием мономера гулуроновой кислоты), KELGIN MV и KELGIN F (средняя вязкость, очищенные альгинаты натрия). Каждый раствор выливали в соответствии со способом примера 1 в настоящую морскую воду, образцы которой были взяты из моря у морского берега в Канаде. Образование гелей происходило во всех случаях. По-видимому гель MANUGEL DMB слегка сильнее, чем другие гели. Этот пример и пример 3 показывают, что образование геля не ограничивается конкретными альгинатами.

Пример 5
Альгинаты в 1% растворе хлорида кальция
Как описывается в примере 1, были получены 1% растворы следующих альгинатов: KELTONE HV, MANUGEL DMB (гелеобразующий альгинат высшего сорта с высоким содержанием мономера гулуроновой кислоты), KELGIN MV и KELGIN F (средняя вязкость, очищенные альгинаты натрия). Каждый раствор выливали в соответствии со способом примера 1 в 1% раствор хлорида кальций. Образование гелей, более сильных, чем гели, полученные в морской воде, происходило во всех случаях. По-видимому гель MANUGEL DMB слегка сильнее, чем другие гели.

Пример 6
Альгинаты в 1% растворе хлорида натрия
Как описывается в примере 1, были получены 1% растворы следующих альгинатов: KELTONE HV, MANUGEL DMB (гелеобразующий альгинат высшего качества с высоким содержанием мономера гулуроновой кислоты). KELGIN MV и KELGIN F (средняя вязкость, очищенные альгинаты натрия). Каждый раствор выливали в соответствии со способом примера 1 в 1% раствор хлорида натрия. Гели не образовались и растворы диспергировались в водной среде при слабом перемешивании.

Этот пример показывает, что образование геля в растворе натриевой соли не происходит.

Пример 7
Альгинаты в восстановленной морской воде
Вода из крана Сан Диего имеет величину жесткости типично около 180 м.д., выраженную как карбонат кальция. Полная гидратация альгинатов и геллановой камеди в холодной воде крана Сан Диего в результате этого требовала использования секвестранта.

1% раствор KELGIN MV получали в воде из крана Сан Диего диспергированием продукта с использованием энергичного перемешивания и 0,10% добавленного в качестве секвестранта гексаметафосфата натрия. Раствор образовал гель при добавлении в восстановленную морскую воду. Гель выделили на ситах приблизительно через 16 часов и нашли, что он мягкий и имеет вид студня.

Образующуюся сверху жидкость, гель от которой удалили, анализировали с использованием теста фенол/серная кислота на растворимый углевод. Никакого значительного количества углевода не было обнаружено это указывает на то, что полимер по существу сохранялся полностью в пространственной сетке геля и не выщелачивался в окружающую жидкость.

Эксперимент показал, что гелеобразование все же имеет место, когда для осуществления гидратации требуется секвестрант, и диффузионное структурирование способом, описанным ранее, чрезвычайно эффективно (по существу использовали все полимеры).

Пример 8
Геллановая камедь в восстановленной морской воде
0,5% раствор геллановой камеди KELCOGEL получали в воде крана Сан Диего диспергированием продукта с использованием энергичного перемешивания и 0,12% добавленного гексаметафосфата натрия в качестве секвестранта. Раствор образовал гель при добавлении в восстановленную морскую воду. Гель был твердым и хрупким.

Образующуюся сверху жидкость, гель от которой удалили, анализировали с использованием теста фенол/серная кислота на растворимый углевод. Никакого значительного количества углевода не было обнаружено, это указывает на то, что полимер по существу сохранялся полностью в пространственной сетке геля и не выщелачивался в окружающую жидкость.

Эксперимент показал, что гелеобразование все же имеет место, когда для осуществления гидратации требуется секвестрант, и диффузионное отверждение способом, описанным ранее, чрезвычайно эффективно (по существу использовали все полимеры).

Пример 9
Альгинаты в комбинации с геллановой камедью в восстановленной морской воде
Раствор, содержащий 0,3% KELCOGEL, 1% KELGIN MV и 0,12% гексаметафосфата натрия, получали в воде крана Сан Диего диспергированием продукта с использованием энергичного перемешивания. Раствор образовал гель при добавлении в восстановленную морскую воду. Гель был совершенно твердым и когерентным и отличался по текстуре от других двух гелей.

Образующуюся сверху жидкость, гель от которой удалили, анализировали с использованием теста фенол/серная кислота на растворимый углевод. Никакого значительного количества углевода не было обнаружено, это указывает на то, что полимер по существу сохранялся полностью в пространственной сетке геля и не выщелачивался в окружающую жидкость.

Эксперимент показал, что гелеобразование все же имеет место, когда для осуществления гидратации требуется секвестрант, комбинации альгината и геллановой камеди образует сильные гели и диффузионная структуризация способом, описанным ранее, чрезвычайно эффективна (по существу использовали все полимеры).

Пример 10
Анализ морской воды
Пробу восстановленной морской воды, использованной в примерах 1, 2, 3, 7, 8 и 9, и пробу настоящей морской воды, использованной в примере 4, анализировали на ионный состав атомным поглощением. Результаты были следующие:
Восстановленная
Ca - 237,7 м.д.

K - 452,9 м.д.

Mg - 828,6 м.д.

Na - 960,1 м.д.

Восстановленная
Ca - 298,9 м.д.

K - 439,8 м.д.

Mg - 856,4 м.д.

Na - 9523.2 м.д.

Раствор, содержащий кальций, калий, магний и натрий в приблизительных пропорциях, имеющихся в восстановленной морской воде (и, следовательно, также в настоящей морской воде, поскольку ее состав сходен с составом восстановленной морской воды), получали добавлением подходящих количеств хлоридов каждого из этих катионов в деионизированную воду. Однопроцентные растворы альгинатов натрия KELTONE HV и KELGIN MV, полученные в деионизированной воде, как уже описывалось, добавляли в виде тонкой струйки в этот раствор соли и снова образовались "гелеобразные черви".

Этот пример показывает, что ионный состав морской воды случайно является таким, что несмотря на относительно высокое содержание не образующих гели ионов, а именно натрия, имеется достаточно кальция, чтобы происходило гелеобразование альгината.

1. Гель, содержащий воду, ионы натрия, ионы кальция и альгинат, отличающийся тем, что гель дополнительно содержит геллановую камедь и секвестрант и в котором соотношение ионов натрия к ионам кальция составляет между примерно 15 : 1 и примерно 45 : 1, количество альгината составляет между примерно 0,3 и 4 мас.%, количество геллановой камеди составляет между примерно 0,05 и 4 мас.% и количество секвестранта составляет между примерно 0,01 и 1,5 мас.%.

2. Гель по п.1, отличающийся тем, что количество альгината составляет между примерно 0,7 и 2 мас.%, количество геллановой камеди составляет между примерно 0,2 и 1 мас.% и количество секвестранта составляет между примерно 0,05% и 0,6 мас.%.

3. Гель по п. 1, отличающийся тем, что альгинат содержит маннуроновую кислоту и гулуроновую кислоту в массовом отношении между примерно 2 : 1 и 0,35 : 1.

4. Гель, содержащий воду, ионы натрия, ионы кальция и геллановую камедь, отличающийся тем, что гель дополнительно содержит секвестрант, и соотношение в нем ионов натрия к ионам кальция составляет между примерно 15 : 1 и примерно 45 : 1, количество геллановой камеди составляет между примерно 0,05 и 4 мас.% и количества секвестранта составляет примерно 0,01 и 1,5 мас.%.

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химии и технологии высокомолекулярных природных соединений, а именно, к способу получения коллаген-альгинатного материала, и может быть использовано в медицине в качестве покрытий для ран и ожогов и т

Изобретение относится к загустителям водных систем и позволяет устранить необходимость применения органического сорастворителя

Изобретение относится к абсорбционным материалам, базирующимся на растительном сырье и таким образом биоразлагаемым

Изобретение относится к композициям на основе бутадиен-стирольного блок-сополимера и предназначено для изготовления деталей для низа обуви

Изобретение относится к получению битумных композиций для дорожного строительства, кровельных материалов и гидроизоляции

Изобретение относится к химии и технологии высокомолекулярных природных соединений, а именно, к способу получения коллаген-альгинатного материала, и может быть использовано в медицине в качестве покрытий для ран и ожогов и т

Изобретение относится к области производства термоэластопластов на основе диснов и винилароматических мономеров, в частности для защиты их от термостарения

Изобретение относится к способу модификации функциональных свойств альгината натрия и натриевой соли полиманнуроновой кислоты, которые находят применение в качестве загущающих средств, а также для связывания воды и поливалентных ионов металлов

Изобретение относится к получению альгината (галактурата) кальция и может быть использовано в технологии получения биопрепаратов

 

Наверх