دانلود فرمت word : پایان نامه ارشد رشته صنایع غذایی : بررسی اثر نانو خاک رس روی فیلم­های ترکیبی زیست تخریب پذیر

با عنوان :  مطالعه اثر نانو خاک رس روی فیلم­های ترکیبی زیست تخریب پذیر

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد دامغان

پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته ­ی

مهندسی علوم و صنایع غذایی

عنوان

مطالعه اثر نانو خاک رس روی فیلم­های ترکیبی زیست تخریب پذیر بر پایه نشاسته سیب زمینی و ژلاتین

استاد راهنما

دکتر عبدالرضا محمدی نافچی

استاد مشاور

دکتر مهسا تبری

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

فهرست مطالب

فهرست مطالب… ‌ج

فهرست جداول. ‌ح

فهرست شکل ها ‌ك

چکیده 1

فصل اول: کلیات… 2

1-1- پیش زمینه. 3

1-2- اهمیت موضوع. 5

1-3- اهداف پژوهش… 9

1-3-1- هدف اصلی.. 9

2-3-1- اهداف اختصاصی.. 10

1-4- پرسشهای پژوهش.. 10

1-5- محدودیتهای پژوهش.. 10

1-6- نمودار پژوهش.. 10

فصل دوم: مروری بر پژوهش های پیشین.. 12

2-1- کامپوزیت.. 13

1-1-2- کامپوزیت‌های سبز(کامپوزیت‌های زیست‌تجزیه‌پذیر) 14

2-2- نانو کامپوزیت.. 14

1-2-2- تعریف نانوتکنولوژی.. 14

2-2-2- تعریف نانو کامپوزیت.. 15

2-3- بایو نانوکامپوزیت.. 15

1-3-2- بایو تکنولوژی.. 15

2-3-2 تعریف بایونانوکامپوزیت.. 16

3-3-2 بایو نانوکامپوزیت سبز. 17

2-4- نانو رسها ( سیلیکاتهای لایهای) 18

2-5- نشاسته و نشاسته سیب زمینی.. 23

1-5-2- تولید فیلم نشاسته. 24

2-5-2- خواص کاربردی فیلمهای نشاسته ای.. 28

2-5-2-1- بازدارندگی نسبت به بخار آب.. 28

2-5-2-2- بازدارندگی نسبت به گازها و ترکیبات فرار. 29

2-5-2-3- خواص مکانیکی.. 29

2-5-2-4- رنگ… 32

2-5-2-5- پلاستی سایزرها 32

2-5-3- نشاسته سیب زمینی.. 33

2-6- ژلاتین.. 36

2-6-1- پوششها و فيلمهاي بر پايه ژلاتين.. 36

2-6-2- تعریف ژلاتین.. 36

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

2-6-3- کاربردهای ژلاتین در صنایع مختلف… 38

2-6-4- کلاژن. 38

2-6-5- تبدیل کلاژن به ژلاتین.. 39

2-6-6- شیمی ژلاتین.. 42

2-6-7- ترکیب آمینو اسیدی ژلاتین.. 43

2-6-8- نقطه ایزوالکتریک ژلاتین.. 45

2-6-9- تولید ژلاتین.. 46

2-6-9-1- روش اسیدی.. 47

2-6-9-2- روش قلیایی.. 47

2-6-10- تشکیل فیلم و خصوصیات.. 48

فصل سوم: مواد و روش ها 49

3-1- مواد. 50

3-2 روش تهیه فیلمهای نانوبایوکامپوزیتی.. 51

3-3 ضخامت فیلم. 52

3-4 واکاوی فیلم. 53

3-4-1- ویژگی های مکانیکی.. 53

3-4-2- رنگ سنجی.. 55

3-4-3- نفوذ پذیری بخار آب (WVP) 56

3-4-4- مطالعه تعامل مواد شیمیاییFTIR.. 56

3-4-5- حلالیت فیلم ها 57

3-4-6- ظرفیت جذب آب (WAC) 57

3-4-7- ایزوترم جذب.. 58

3-4-8- اشعه مرئی – UV.. 59

3-4-9- نفوذ پذیری به اکسیژن. 59

3-5- تجزیه و تحلیل آماری.. 60

فصل چهارم: نتایج و بحث… 60

4-1- ارزیابی کیفی فیلمها 61

4-2-اندازه گیری رطوبت.. 62

4-3- اندازه گیری حلالیت.. 63

4-4-اندازه گیری میزان جذب آب.. 64

4-5- تعیین میزان نفوذ پذیری به بخار آب.. 65

4-6- نفوذ پذیری به اکسیژن. 70

4-7- اندازه گیری ویژگیهای مکانیکی.. 76

4-8- رنگ… 82

4-9- uv. 85

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

4-11- مدلسازی ایزوترم جذب.. 89

4-11-2- مطالعه اثر ژلاتین بر ایزوترم جذب تعادلی فیلمهای ترکیبی نشاسته سیب زمینی.. 91

4-11-3- مطالعه اثر نانو ذرات خاک رس بر ایزوترم جذب تعادلی فیلمهای ترکیبی نشاسته سیب زمینی/ژلاتین.. 92

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات… 93

5-1- نتیجه گیری.. 94

5-2- پیشنهادات.. 96

منابع و مراجع.. 98

English Abstarct: 104

چکیده

در این کار تحقیقاتی تولید و مطالعه خصوصیات فیلم­های ترکیبی نشاسته سیب زمینی و ژلاتین/ نانو خاک رس مورد مطالعه قرار گرفت. بدین مقصود­ نانو خاک رس در نسبت­های 1%، 3% و 5% پلاستی­سایزر40% به فیلم­های ترکیبی نشاسته سیب زمینی و ژلاتین اضافه گردید. پس از آماده شدن محلول نانو و اضافه شدن به فیلم­های ترکیبی نشاسته سیب زمینی و ژلاتین، این فیلم­ها به روش کاستینگ تحت شرایط کنترل شده تهیه گردید. خواص فیزیکوشیمیایی، مکانیکی، عبور ­دهی در برابر بخار آب و اکسیژن و ایزوترم فیلم­ها تحت شرایط استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمون مکانیکی فیلم­های ترکیبی نشاسته سیب زمینی و ژلاتین/ نانو خاک رس نشان داد که استحکام کششی از 08/26 تا 39/34 مگاپاسکال افزایش، درصد کشیدگی از 35/12 تا 03/7 درصد کاهش و مدول یانگ از1133/17 تا 1395/03 مگاپاسکال افزایش معنی دار داشت. برای فیلم­های ترکیبی نشاسته سیب زمینی و ژلاتین/ نانو خاک رس، کاهش نفوذ پذیری به بخار آب از 15/5 تا 77/4 (g/m.s.pa 10-7 ) و نفوذ یذیری به اکسیژن از 06/4 تا 05/4 ccmil [m2. day]، میزان جذب آب، حلالیت و محتوای رطوبت فیلم­های ترکیبی نشاسته سیب زمینی و ژلاتین/ نانو خاک رس، نشان داده گردید. مطالعه پارامتر­های رنگی نشان داد که با افزایش غلظت شفافیت از 80/94 تا 25/94 کاهش پیدا نمود. رنگ فیلم­های ترکیبی نشاسته سیب زمینی و ژلاتین/ نانو خاک رس، با افزایش غلظت رو به زردی و همچنین از سبزی کاسته شده و رو به قرمزی افزایش داشت. نمودارهای FTIR نشان داد که تعاملات انجام شده تماماً فیزیکی بوده و واکنش­های شیمیایی رخ نداده می باشد. با مطالعه ایزوترم­های جذب نانو بایوکامپوزیت حاصل مشخص گردید که مقدار رطوبت آب تک لایه کاهش یافته و نمودار به سمت پایین جابجا شده می باشد و این حاکی از آن می باشد که ذرات نانو خاک رس روی توانایی آبگریز کردن فیلم را دارند. به گونه کلی با در نظر داشتن مطالعه های انجام شده نانو خاک رس روی توانایی بهبود خواص اساسی فیلم­های ترکیبی نشاسته سیب زمینی و ژلاتین را دارا می­باشند و می­توانند به عنوان فیلرهای جاذب اشعه ماورا بنفش و فیلم­های بسته بندی مواد غذایی در صنایع غذایی مورد بهره گیری قرار گیرند.

واژگان کلیدی: نشاسته سیب زمینی، ژلاتین، نانو خاک رس، نفوذ پذیری به اکسیژن، نفوذ به بخار آب، حلالیت، میزان جذب آب، خواص مکانیکی،

1-1- پیش زمینه

از سال 1970 مصرف پلاستیک­ها هر 4 یا 5 سال 2 برابر می­گردد. حدود 30% پلاستیک­های تولیدی یک بار مصرف هستند. میزان پلاستیک­های یک بار مصرف در امریکا سالانه 8 میلیون تن می باشد. همچنین بسیاری از پلاستیک­های مورد بهره گیری در بسته­بندی بعد از بهره گیری، بهره گیری مجدد نمی­شوند. علت این امر آلودگی بالای این مواد و نیاز به تمیز کردن قبل از بهره گیری مجدد می باشد که به دلیل هزینه ­بر بودن، غیر اقتصادی می باشد بر اساس یک مطالعه 28- 14% حجم کل زباله­های جامد شهری و حدود 12- 9% حجم کل زباله­های جامد و فاضلاب شهری را پلاستیک ­ها تشکیل می­دهند. از طرفی با در نظر داشتن طول عمر بالای پلاستیک­ها و تقریبا زیست تخریب پذیر نبودن این پلیمرها، دچار یک بحران زیست محیطی شده­ایم و بایستی این مشکل به نحوی حل گردد یکی از راه حل­های این مشکل، سنتز و طراحی پلیمرهای زیست تخریب پذیر[1] می باشد (امینی و همکاران، 1391).

تولید بیوپلیمر­هایی که از منابع تجدیدپذیر بدست می­آیند بر خلاف پلیمر­های سنتزی که بیشتر منشا نفتی دارند در محیط طبیعی تجزیه پذیر هستند و موجب حفظ منابع تجدید ناپذیر می­گردد. این بیوپلیمر­ها که قابلیت برگشت به طبیعت را دارند از محصولات کشاورزی بدست آمده و موجب آلودگی محیط زیست نمی­شوند و در فرآیند کمپوست توسط میکروارگانیسم ها به محصولات طبیعی مانند آب، متان، دی اکسید کربن، و توده زیستی تبدیل می­شوند. پلیمر­هایی که پس از فرایند تجزیه توسط میکروارگانیسم ها ­ کاملا به محصولات طبیعی تبدیل می­شوند زیست تخریب پذیر نامیده می­شوند (قنبرزاده و همکاران، 1388).

پلیمرهای زیست تخریب­پذیر را می­توان بر اساس ترکیب شیمیایی، روش سنتز، روش فرآیند، اهمیت اقتصادی، کاربرد، منشاء و …. طبقه بندی نمود. پلیمرهای زیست تخریب پذیر را بر اساس منشا می­توان به پلیمرهای طبیعی یا بیوپلیمرها که از منابع تجدید شونده حاصل می­شوند و پلیمرهای سنتزی که از نفت خام (یک منبع غیر تجدید شونده) سنتز می­شوند، طبقه بندی نمود.

بیوپلیمرها با منشاء طبیعی را می­توان به 6 زیر گروه طبقه بندی نمود:

1)پلی ساکاریدها، مانند: نشاسته، سلولز، لیگنین و کیتین

2)پروتئین­ها، مانند: ژلاتین، کازئین، گلوتن گندم، ابریشم، پشم

3)لیپیدها، که شامل: چربی­های حیوانی و روغن­های گیاهی مانند روغن کرچک

4)پلی استرهای تولید شده بوسیله میکروارگانیسم­ها یا بوسیله گیاهان مانند پلی هیدورکسی آلکانوآت ها(PHA) و پلی 3- هیدورکسی بوتیرات(PHB)

5)پلی استرهای سنتز شده از منومرهای با منشا طبیعی مانند: پلی­لاکتیک اسید (PLA)

6)دیگر پلیمرهای طبیعی مانند کائوچوی طبیعی ( اسمیت، 2005).

بسته بندی­های زیستی حاصل از بیوپلیمر­های خالص دارای سرعت زیست تخریب پذیری بالاتری نسبت به فیلم­های آلیاژ شده می­باشند اما کیفیت مکانیکی و نفوذپذیری آن­ها به نسبت پایین تر می باشد (قنبرزاده و همکاران، 1388).

علت های بهره گیری از این نوع بسته بندی عبارتند از: جلوگیری از انتقال رطوبت، جلوگیری از خروج ترکیبات فرار موجود در ماده غذایی، کاهش دهنده سرعت تنفس، به تاخیر انداختن تغییرات در بافت ماده غذایی، مانعی بسیار عالی در برابر عبور چربیها و روغن ها، عبوردهی بسیار انتخابی گازهایی نظیر اکسیژن و دی اکسیدکربن (ایران منش، 1388).

فیلم­های خوراکی لایه نازکی از بیوپلیمرها هستند که برای بهبود و نگه داری بهتر مواد غذایی بر روی سطح ماده غذایی کشیده می­شوند و یا بین اجزای مواد غذایی قرار داده می­شوند. البته اکثرا” فیلم­ها و پوشش­های خوراکی برای حذف بسته بندی غیر خوراکی بهره گیری نمی­شوند بلکه به همراه بسته بندی­های مرسوم به بهبود کیفیت و ماندگاری کمک می­کنند و تعداد لایه­های بسته بندی را کاهش می­دهند و بعد از این که بسته باز گردید حفاظت از غذا را ادامه می­دهند. فیلم­های خوراکی همچنین ممکن می باشد به عنوان لایه­ای از بسته بندی­های چند لایه مورد بهره گیری قرار گیرند (قنبر زاده و همکاران، 1388).

بر خلاف فیلم­ها و پوشش­های خوراکی بهره گیری از فیلم­ها و پوشش­های زیست تخریب پذیر با هدف جایگزینی کامل با مواد بسته بندی سنتزی صورت می­گیرد. فیلم­ها و پوشش­های زیست تخریب پذیر نیز دارای قابلیت بازدارندگی مقابل رطوبت، اکسیژن، مواد طعمی، آروما و روغن بوده و کیفیت غذا یا دارو را حفظ می­کنند. همچنین می­توان به آن­ها مواد آنتی اکسیدانی و ضدمیکروبی نیز افزود. فیلم­ها و پوشش­های زیست تخریب پذیر ویژگی­های ظاهری مانند رنگ، جلا و شفافیت محصول را بهبود می­بخشد (قنبر زاده و همکاران، 1388).

1-2- اهمیت موضوع

امروزه بخش بزرگی از مواد بهره گیری شده در صنعت بسته بندی از فرآوردهای نفتی و پتروشیمی به دست می­آیند که غیر قابل تجزیه در طبیعت بوده و مشکل زیست محیطی ایجاد می­کنند. از اینرو محققین همواره به دنبال راه حل­هایی برای این موضوع می­باشند. رشد روز افزون محصولات زیستی و توسعه تکنولوژی­های جدید سبب کاهش وابستگی به بهره گیری از سوخت های فسیلی گردیده می باشد. در چند دهه اخیر میزان توجه و علاقه افراد به بهره گیری از بیوپلیمرها[2] به دلیل افزایش بیشتر آگاهی مصرف کنندگان، افزایش قیمت نفت خام، افزایش آلودگی­های زیست محیطی و تجزیه ناپذیر بودن پلیمرهای نفتی و در نظر داشتن گرمای جهانی افزایش یافته می باشد و سبب شده کوشش های فراوانی در جهت تولید مواد بسته بندی با منشا طبیعی(پروتئین،چربی و کربوهیدرات) به صورت فیلم یا پوشش صورت گیرد. اینگونه بیوپلیمرها در مقایسه با بهره گیری از پلاستیک­ها اثرات مخرب کمتری بر محیط زیست دارند ( پین و همکاران، 1992).

رشد فزاينده علاقه نسبت به فيلم­هاي ساخته شده از بيو­پليمرهاي طبيعي از قبيل نشاسته به عنوان يك منبع جايگزين به مقصود حل پليمرهاي غير قابل تجزيه و انهدام ضايعات شكل گرفته از پليمرهاي سنتيك مطرح شده می باشد. از اين رو، بهره گیری از بيوپليمرهاي كشاورزي كه از نظر زيستي به راحتي تجزيه­پذير هستند نه تنها باعث حل اين مشكلات مي­گردد بلكه به ارائه كاربرد جديدي از توليدات مازاد كشاورزي نيز مي­پردازد. به واسطه نگراني­هاي محيطي، تركيب مواد نگهدارنده زيستي با فيلم­هایي که از نظر زيستي تجزيه پذير مي­باشند مناسب­تر از تركيب با فيلم­هاي پلاستيكي می باشد (تورهان و همکاران، 2004).

تعداد صفحه :119

قیمت : چهارده هزار و هفتصد تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :       

———-          serderehi@gmail.com