منابع و ماخذ پایان نامه بسته‌بندی، مواد غذایی، بازدارندگی

به کار می‌رود. روش خشک به روش ترموپلاستیک مشهور است و در آن از حرارت‌دهی و قالب گیری و یا اکستروژن برای تولید مواد بسته‌بندی استفاده می‌شود.
3-2-2- روش مرطوب (یا روش حلال)
بیشتر برای تولید پوشش‌ها، فیلم‌ها و ورقه‌ها که می‌توانند خوراکی باشند مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش بیوپلیمر را در حلال مناسبی پخش و محلول می‌کنند سپس حلال را از آن جدا می‌کنند. جداسازی حلال توسط روش‌هایی مانند تبخیر حلال، رسوب دادن فاز جامد توسط تغییر pH، تغییر قطبیت حلال یا افزودن الکترولیت‌ها صورت می گیرد.
3-3- بسته‌بندی‌های زیست تخریب‌پذیر نیمه سخت
برای تولید این دسته از مواد بسته‌بندی معمولاً از بیوپلیمرهای ترموپلاستیک41 (پلیمرهایی که در اثر حرارت شکل می‌پذیرند) استفاده می‌شود. رایج‌ترین بیوپلیمرهای ترموپلاستیک مورد استفاده در این روش، نشاسته و برخی از پروتئین‌ها مانند زئین می‌باشند. نشاسته ترموپلاستیک به وسیله ژلاتینه کردن نشاسته تحت10-6 درصد رطوبت و حرارت و فشار (همراه یک پلاستی‌سایزر) که به محصول خصوصیات عالی می‌دهد، تولید می‌شوند) (گئورگ و همکاران، 1994). قبل از فرآیند حرارتی، به ماده خام (بیوپلیمر) پودری شکل، نرم‌کننده (پلاستی سایزر42) افزوده می‌شود. پلاستی‌سایزرهای متداول برای تهیه نشاسته ترموپلاستیک عبارتند از- گلیسرول و دیگر ترکیبات پلی‌هیدروکسی با وزن مولکولی کم، پلی‌اترها، اوره و آب که جهت کاهش باندهای هیدروژنی داخل مولکولی و بهبود پایداری خصوصیات محصول اضافه می‌شوند (سورنتینو و همکاران، 2007) ولی نشاسته ترموپلاستیک هنوز نیاز به مخلوط کردن با دیگر پلی‌مرها مانند پلی (اتیلن-کو-‌ ونیل الکل) دارند که علت آن مقاوت کشش کم و مقاومت آب کم در محصول نهایی می‌باشد. همچنین برای بهبود خصوصیات نشاسته‌های ترموپلاستیک در کاربرد‌های مختلف افزودن خاک رس به عنوان یک ماده پرکننده گزارش شده بود. نشاسته ترموپلاستیک در پلاستیک‌های زیستی که معمولاً از ذرت و سیب‌زمینی منشاء می‌گیرند، استفاده می‌شود(سورنتینو و همکاران،2007).
3-4- پوشش‌ها43، فیلم‌ها44 و ورقه‌های خوراکی45
سالیان طولانی است که از پوشش‌های خوراکی برای نگهداری بهتر محصولات غذایی و افزایش جذابیّت ظاهری آنها استفاده می‌شود. برای مثال از دوران باستان چینی‌ها پرتقال و لیموهای تازه را با لایه نازکی از موم می‌پوشاندند تا خشک‌شدن آنها به تعویق بیافتد. این کار هم اکنون نیز انجام می‌شود. پوشش دادن علاوه بر اینکه از خشک‌شدن جلوگیری می‌نماید باعث ایجاد ظاهری جذاب، کاهش تبادل گازهای تنفسی (کاهش فعالیت‌های بیولوژیکی) و عدم رشد کپک‌ها و حشرات بر روی میوه‌ها و سبزی‌ها می‌گردد.
استفاده از فیلم‌های خوراکی در بسته‌بندی مواد غذایی اولین بار در سال 1895 توسط Maris و Parker انجام گرفت. آنها از فیلم‌های ژلاتینی برای نگهداری گوشت استفاده کردند. از سال 1930 استفاده از موم‌های پارافینه مذاب برای پوشش دادن مرکبات تجاری شد. در اواخر دهه 1950 امولسیون‌های روغن در آب موم کارنوبا جهت پوشش دادن میوه‌ها و سبزی‌ها بکار رفت. ایده اولیه استفاده از پوشش‌های خوراکی از پوشش‌های طبیعی که روی سطح میوه ها وسبزی‌ها قرار دارد گرفته شده است. در حال حاضر تحقیقات گسترده‌ای برای استفاده از فیلم‌ها و پوشش‌های خوراکی در صنایع غذایی و دارویی در حال انجام است که موجب بهبود کیفیت و افزایش کاربردهای آنها می‌شود. فیلم‌های خوراکی از نظر نحوه تولید، متفاوت از پوشش‌های خوراکی هستند. فیلم‌ها و ورقه‌های خوراکی قبل از کاربرد در بسته‌بندی ماده غذایی بصورت لایه‌ای نازک تولید می‌شوند و بعد همانند پلیمرهای سنتزی برای بسته‌بندی بکار می‌روند. تفاوت فیلم و ورقه در ضخامت آنهاست. معمولا به ضخامت‌های بالاتر از mµ 250 ورقه و کمتر از آن فیلم می‌گویند. فیلم‌ها می‌توانند به شکل لفاف، کپسول، پاچ و کیسه تولید شوند که این محصولات با ضخامت زیاد قالب‌گیری می‌شوند.
پوشش‌های خوراکی بر خلاف فیلم‌ها و ورقه‌ها بر روی ماده‌غذایی تشکیل می‌شوند. بنابراین پوشش بعنوان بخشی از محصول بوده و موقع استفاده روی محصول باقی می‌ماند. اینکار توسط روش‌هایی نظیر واکس‌زدن، اسپری کردن و غوطه ورکردن صورت می‌گیرد.
برای تولید فیلم‌های خوراکی معمولاً بیوپلیمر را در یک حلال با یک ماده‌ی نرم‌کننده (پلاستی‌سایزر) مخلوط می‌کنند. نرم‌کننده‌ها معمولاً ترکیبات آلی با وزن مولکولی پایین و غیر فرّار هستند. البته آب نیز به عنوان نرم کننده عمل می‌کند. این مواد باعث کاهش بر هم‌کنش‌های زنجیر به زنجیر و جدا شدن نسبی زنجیرها از همدیگر و کاهش اصطحکاک بین آنها و تسریع حرکت مولکولی زنجیرهای پلیمر می‌شوند و در حقیقت به عنوان یک لیز‌کننده داخلی46 عمل می‌کنند. نرم‌کننده‌ها با تغییر شبکه سه بعدی باعث افزایش انعطاف‌پذیری و کشش‌پذیری و کاهش پیوستگی الاستیسیتی و مقاومت مکانیکی می‌گردد.
نرم‌کننده‌ها شامل دسته وسیعی از مواد هستند و شامل آب، اسیدهای چرب، الکل‌های گلیسرول، گلیکول‌ها (مانند پروپیلن گلیکول، استیل گلیکول)، استون‌ها، فنول‌ها، اترها، هیدروکسی اسیدها (مانند اسید لاکتیک)، قندهای الکلی (مانند سوربیتول، مانیتول) و غیره می‌باشند. در تولید فیلم‌های خوراکی باید به این نکته توجه شود که نرم‌کننده‌ها علاوه بر کارایی بالا باید غیره سمی بوده و خوراکی باشند.
برای بهبود خواص فیلم‌های خوراکی علاوه بر نرم کننده‌ها، گاهی از اتصال‌دهنده‌های عرضی47 نیز استفاده می‌شود. این مواد با افزایش پیوندهای عرضی بین زنجیرهای ماکرومولکول‌ها باعث افزایش مقاومت مکانیکی، کاهش نفوذپذیری نسبت به گازها و بخارات می‌شوند. از ترکیبات مختلفی بسته به نوع بیوپلیمر برای این منظور استفاده می‌شود. برای مثال برای بهبود خواص فیلم‌های کازئینی از کلسیم استفاده می‌شود. از ترکیبات دیگر می‌توان از فرمالدئید، گلوتارآلدئید، اپی‌کلروهیدرین، اسید استیک، اسید تانیک و اسید لاکتیک نام برد. برخی از این اتصال‌دهنده‌ها مانند فرمالدئید سمّی هستند. بنابراین در کاربرد آنها برای تولید فیلم‌های خوراکی باید این موضوع مورد توجه قرار گیرد(گیلبرت، 1986).
3-5- خوراکی بودن و زیست تخریب‌پذیری فیلم‌ها و پوشش‌ها
فیلم‌ها و پوشش‌های بیوپلیمری ممکن است خوراکی بوده و یا تنها زیست تخریب‌پذیر باشند که این به فرمولاسیون، روش تولید و تیمارهای اصلاح‌کننده بستگی دارد. اگر بیوپلیمر از نوع خوراکی باشد و افزودنی‌های خوراکی (نرم‌کننده، اسید، نمک‌ها، آنزیم‌ها و مواد ضد میکروبی) در ساختار فیلم و پوشش استفاده شود و تغیییرات اعمال شده روی بیوپلیمر از طریق حرارت دادن، تغییر pH، افزودن نمک، اصلاح آنزیمی و حذف آب باشد، فیلم یا پوشش حاصله خوراکی خواهد بود.
فیلم‌ها و پوشش‌های خوراکی، زیست تخریب‌پذیر نیز هستند. هنگامیکه بیوپلیمر با سایر مواد شیمیایی قبل یا در طول تشکیل فیلم و پوشش وارد واکنش شود (ایجاد اتصالات عرضی) یا ترکیبات غیرخوراکی به فیلم یا پوشش اضافه شود قابلیت خوراکی بودن را از دست می‌دهد.
3-6- کاربردهای فیلم‌ها و پوشش‌های خوراکی
فیلم‌ها و پوشش‌های خوراکی عمدتاً برای حذف بسته‌بندی غیرخوراکی استفاده نمی‌شوند بلکه به همراه بسته‌بندی‌های مرسوم به بهبود کیفیت و ماندگاری کمک می‌کنند و تعداد لایه‌های بسته‌بندی را کاهش می‌دهند و بعد از اینکه بسته باز شد حفاظت از غذا را ادامه می‌دهند. فیلم‌های خوراکی همچنین ممکن است به عنوان لایه‌ای از بسته‌بندی‌های چند لایه مورد استفاده قرار گیرد. برخلاف فیلم‌ها و پوشش‌های خوراکی استفاده از فیلم‌ها و پوشش‌های زیست‌تخریب‌پذیر با هدف جایگزینی کامل با مواد بسته‌بندی سنتزی صورت می‌گیرد.
در زیر کاربردهای مختلف فیلم‌های خوراکی بطور خلاصه ارائه شده‌اند:
1) به تاخیر انداختن تبادل رطوبت بین ماده‌ غذایی و محیط و همچنین بین اجزاء تشکیل دهنده‌ی ماده غذایی هتروژن. این عمل می‌تواند منافع زیر را در بر داشته باشد:
الف) جلوگیری از کاهش کیفیت بافتی
ب) جلوگیری از فساد مواد غذایی
ج) حفظ ارزش اقتصادی فرآورده
2) کاهش تبادل گازهای تنفسی (اکسیژن و دی‌اکسید‌کربن) بین محیط و ماده غذایی
3) به تاخیر انداختن جذب و مهاجرت چربی‌ها
4) عمل‌کردن به عنوان حامل برای آنتی‌اکسیدان‌ها، مواد ضد میکروبی، و مواد بهبود دهنده‌ی خواص ارگانولپتیکی (مواد طعم‌زا)، مواد رنگی و بهبوددهنده‌های بافتی
5) جلوگیری از مهاجرت آروما، مواد طعمی و رنگی ماده غذایی به محیط و بین اجزاء مواد غذایی هتروژن
6) جلوگیری از نفوذ میکروارگانیسم‌ها به مواد غذایی
7) افزایش ارزش غذایی محصول
8) حفاظت محصول در برابر صدمات مکانیکی
9) کاهش مقدار ماده بسته بندی و پیچیدگی بسته‌بندی
10) پدهای جاذب بر پایه نشاسته سیب‌زمینی می‌توانند جایگزین مناسب پدهای مرسوم برای جذب ترشحات گوشت باشند (کستر و فنیما، 1986).
3-7- کاربرد نشاسته در تولید زیست پلاستیک‌ها
نشاسته در سه شکل زیر برای تولید زیست‌پلاستیک‌ها مورد استفاده قرار گرفته است:
1) به عنوان ماده پر‌کننده: در این حالت، گرانول‌های سالم و ژلاتینه‌نشده نشاسته (حدود5-20درصد) با پلیمرهای سنتزی (مانند پلی‌اتیلن یا پروپیلن) مخلوط می‌شود ولی بر هم کنش‌های قوی بین آنها صورت نمی‌گیرد. مصرف نشاسته توسط میکروارگانیسم‌ها باعث افزایش تخلخل، تشکیل حفرات و در نتیجه کاهش یکپارچگی ماتریکس پلیمر می‌شود. این نوع پلاستیک، اولین نوع پلاستیک‌های نشاسته‌ای مورد استفاده در صنایع بسته‌بندی بوده است و محصولات حاصل کاملاً زیست‌تخریب‌پذیر نیستند. برای افزایش سرعت تجزیه‌ی این نوع مواد بسته‌بندی از موادی نظیر پرواکسیدان‌ها که فرآیند اکسیداسیون نوری و حرارتی را کاتالیز می‌کنند استفاده می‌شود.
2) به عنوان یک پلیمر ترکیب‌شونده: در این شکل، نشاسته نرم شده و ژلاتینه شده با یک پلیمر سنتزی و معمولاً آبدوست مانند پلی‌استرها مخلوط یا اکسترود می‌شود. پلی‌استرهای آلیفاتیک مانند پلی‌کاپرولاکتون، پلی‌لاکتیک‌ اسید، پلی‌ونیل الکل، پلی هیدروکسی بوتیرات و استات سلولز می‌توانند با نشاسته ترموپلاستیک به خوبی ترکیب شوند. کامپوزیت پلیمری حاصل معمولاً خواص مکانیکی و بازدارندگی در برابر بخار آب بهتری نسبت به پلیمر نشاسته‌ی عاری از پلی‌استر خواهد داشت.
3) به عنوان یک پلیمر منفرد: که محصول حاصل معمولاً خواص مکانیکی ضعیفتر و بازدارندگی کمتری در برابر بخار آب خواهد داشت. نشاسته خشک ترموپلاستیک نیست و بنابراین در خطوط تولید پلیمرهای سنتزی قابل فرایند نمی‌باشد. ترموپلاستیک کردن نشاسته، با تخریب گرانول‌ها، افزودن نرم‌کننده و فرآیند برش همراه با حرارت طی فرآیند اکستروژن انجام می‌شود. اعمال تیمار حرارتی 120 تا 220 درجه ‌سانتی‌گراد و نیروی برش مکانیکی موجب تغییرات زیر در ساختار نشاسته می‌شود:
پاره شدن گرانول‌ها
شکستن پیوندهای هیدروژنی
دپلیمریزاسیون نسبی در اثر شکستن پیوندهای کوالانسی بین واحدهای گلوکز
تغییرات فوق موجب کاهش خصوصیات کریستالی و تشکیل نشاسته‌ی ترموپلاستیک (TPS) می‌شود(قنبرزاده و همکاران، 1388).
نشاسته می‌تواند برای تولید محصولات پلاستیکی نظیر فوم‌ها48، محصولات حاصل از اکستروژن دمشی نظیر کیسه‌های زباله، محصولاتی مانند سینی، لیوان و گلدان و

مطلب مشابه :  مقاله رایگان با موضوعپلی، پرایمر، سانتی

Author: admin3

دیدگاهتان را بنویسید