تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,312 |
تعداد مقالات | 16,134 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,721,847 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,388,831 |
بهینهسازی تولید بیوکامپوزیت نشاسته ترموپلاستیک با پرکننده سلولز | ||
پژوهش های صنایع غذایی | ||
دوره 31، شماره 4، دی 1400، صفحه 97-113 اصل مقاله (1.36 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/fr.2021.41207.1755 | ||
نویسندگان | ||
مصطفی شاه ملکی1؛ فرانک بیگ محمدی* 2؛ فرناز موحدی3 | ||
1دانشجوی دکترای علوم و صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامیواحد کرمانشاه | ||
2دانشگاه آزاد اسلامی، , واحد کرمانشاه. عضو هیات علمی | ||
3گروه پژوهشی بستهبندی و صنایع سلولزی، پژوهشکده شیمیو پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج | ||
چکیده | ||
مقدمه: مشکل عمده دانشگاه و صنعت آلودگی پلاستیکها به ویژه با کاربرد بستهبندی ست. بیوکامپوزیت زیست تخریبپذیر نشاسته به دلیل قیمت پایین، فراوانی و زیستتخریبپذیری جایگزین مناسبی برای نشاسته است. هدف: در این پژوهش با استفاده از نشاسته ذرت و تقویتکننده طبیعی سلولز از 0 تا 20 درصد و نسبتهای مختلف نرمکننده گلیسرول/سوربیتول از 10 تا 20 درصد به روش اختلاط مذاب با اکسترودر دو مارپیچ ورقهای مختلف نشاسته تولید گردید. روش کار: در این مطالعه تأثیر سلولز به عنوان یک عامل تقویتکننده و نسبتهای متفاوت گلیسرول/سوربیتول به عنوان نرمکننده برای بهبود خواص در بیوکامپوزیت نشاسته مورد بررسی قرار گرفت. نقطه بهینه بیوکامپوزیت نشاسته توسط نرمافزار دیزاین اکسپرت بدست آمد و آزمونهای ساختاری XRD، TGA بر روی نمونه بهینه انجام شد. نتایج: نقطه بهینه تیمار با 5 درصد سلولز و درصد 5/17 از هرکدام از نرمکنندهها بود که نفوذپذیری به بخارآب معادل10-10×81/7 gs-1m-1Pa-1، استحکام کششی 85/0 مگاپاسکال، مدول یانگ 56/377 مگاپاسکال و افزایش طول تا نقطه شکست 08/7 درصد داشت. دمای انتقال شیشهای بیوکامپوزیت نشاسته بهینه به حدود 130 درجه سانتیگراد افزایش یافت. اگرچه XRD بیوکامپوزیت بهینه پیکهای تیزی مبنی بر وجود کریستالهایی را نشان داد، ولی نتایج وزنسنجی حرارتی نشان داد که بیوکامپوزیت بهینه در حدود 300 تجزیه میشود با توجه به دمای تجزیه نشاسته طبیعی که 220 درجه سانتیگراد است، مقاومت حرارتی آن را میتوان به وجود سلولز در ساختارش نسبت داد. نتیجهگیری نهایی: نتیجهگیری میشود که تیمار با %5 سلولز و % 5/17 گلیسرول و % 5/17 سوربیتول (تیمار شماره 11) بهعنوان یک نقطه بهینه این مدل در نظر گرفته میشود. با در نظرگیری نقطه بهینه در این تحقیق، به نظر میرسد که سلولز، گلیسرول و سوربیتول اثرات مثبتی بروی صفات بیوکامپوزیت نشاسته دارند. نتایج حاصل از این پژوهش می-تواند دریچه جدیدی بهسوی استفاده از بستهبندیهای زیستتخریبپذیر در صنایع غذایی جهت بهبود کیفیت و ایمنی مواد غذایی و کاهش زبالههای حاصل از غذا بگشاید. | ||
کلیدواژهها | ||
بیوکامپوزیت نشاسته؛ بهینهسازی؛ مدول یانگ؛ سلولز؛ نرمکننده | ||
مراجع | ||
خزینی آ، طبرسا ت و شاکری ع. 1398. بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی بیوکامپوزیت ساخته شده از نشاسته- پلیپروپیلن و الیاف سلولزی میکرو و نانو، پایاننامه دکتری، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.
رضائی ا ، رضائی م ، و آل بو فتیله می، 1400. تهیه فیلم کامپوزیت زیست تخریبپذیر کربوکسی متیل سلولز- صمغ عربی و ارزیابی خصوصیات فیزیکی، مکانیکی و حرارتی آن. نشریه پژوهشهای صنایع غذایی، 17(2)، 287-297.
Ahmed J, Tiwari B K, Imam S H and Rao M, 2012. Starch-based polymeric materials and nanocomposites: Chemistry, processing, and applications: CRC Press.
Avella M, De Vlieger J J, Errico M E, Fischer S, VaccaP and Volpe M G, 2005. Biodegradable starch/clay nanocomposite films for food packaging applications. Food Chemistry 933: 467-474.
Baldwin E A, Hagenmaier R and Bai Jm 2011. Edible coatings and films to improve food quality: CRC Press.
Bourtoom T, 2008. Edible films and coatings: characteristics and properties. International Food Research Journal 153: 237-248.
Chiumarelli M and Hubinger M D, 2014. Evaluation of edible films and coatings formulated with cassava starch, glycerol, carnauba wax and stearic acid. Food hydrocolloids 38: 20-27.
García N L, Ribba L, Dufresne A, Aranguren M and Goyanes S, 2011. Effect of glycerol on the morphology of nanocomposites made from thermoplastic starch and starch nanocrystals. Carbohydrate polymers 841: 203-210.
Ghanbarzadeh B, Almasi H and Entezami A A, 2010. Physical properties of edible modified starch/carboxymethyl cellulose films. Innovative food science & emerging technologies 114: 697-702.
Ghanbarzadeh B, Almasi H and Entezami A A, 2011. Improving the barrier and mechanical properties of corn starch-based edible films: Effect of citric acid and carboxymethyl cellulose. Industrial crops and Products 331: 229-235.
Ghasemlou M and Khodaiyan Fand Oromiehie A, 2011. Physical, mechanical, barrier, and thermal properties of polyol-plasticized biodegradable edible film made from kefiran. Carbohydrate polymers 841: 477-483.
Hassan B, Chatha S A S, Hussain A I, Zia K M and Akhtar N, 2018. Recent advances on polysaccharides, lipids and protein based edible films and coatings: A review. International Journal of Biological Macromolecules 109: 1095-1107.
Janik H, Sienkiewicz M, Przybytek A, GuzmanA, Kucinska-Lipka J and Kosakowska A, 2018. Novel Biodegradable Potato Starch-based Compositions as Candidates in Packaging Industry, Safe for Marine Environment. Fibers and Polymers 196: 1166-1174.
Koch K, Gillgren T, Stading M and Andersson R, 2010. Mechanical and structural properties of solution-cast high-amylose maize starch films. International Journal of Biological Macromolecules 461: 13-19.
Krogars K, Heinämäki J, Karjalainen M, Niskanen A, Leskelä M and Yliruusi J, 2003. Enhanced stability of rubbery amylose-rich maize starch films plasticized with a combination of sorbitol and glycerol. International journal of pharmaceutics 2511: 205-208.
Laohakunjit N and Noomhorm A, 2004. Effect of plasticizers on mechanical and barrier properties of rice starch film. Starch‐Stärke 568: 348-356.
Lee, Kwang Yeon, Jaeyong Shim, and Hyeon Gyu Lee. 2004. Mechanical properties of gellan and gelatin composite films. Carbohydrate Polymers 56: 251-254.
Mali S, Sakanaka L S, Yamashita F and Grossmann M, 2005. Water sorption and mechanical properties of cassava starch films and their relation to plasticizing effect. Carbohydrate polymers 603: 283-289.
Martins I M, Magina S P, Oliveira L, Freire S, Silvestre, A J, Neto C P and Gandini A, 2009. New biocomposites based on thermoplastic starch and bacterial cellulose. Composites Science and Technology 69: 2163-2168.
Parra D F, Tadini C. C, Ponce P and Lugão A. B, 2004. Mechanical properties and water vapor transmission in some blends of cassava starch edible films. Carbohydrate polymers 584: 475-481.
Rodríguez, Maria, Javier Oses, Khalid Ziani, and Juan I Mate, 2006. Combined effect of plasticizers and surfactants on the physical properties of starch based edible films. Food Research International 39 : 840-846.
Sanyang M, Sapuan S, Jawaid M, Ishak M and Sahari J, 2015. Effect of glycerol and sorbitol plasticizers on physical and thermal properties of sugar palm starch based films. Paper presented at the Proceedings of the 13th International Conference on Environment, Ecosystems and Development.
Wilhelm H.-M, Sierakowski M.-R, Souza G and Wypych F, 2003. Starch films reinforced with mineral clay. Carbohydrate polymers 522: 101-110.
Wu Y, Weller C L, Hamouz F, Cuppett S L and Schnepf M, 2002. Development and application of multicomponent edible coatings and films: A review. Advances in Food and Nutrition Research 44: 347-394. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 697 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 385 |