نانو بایو تکنولوژی حوزه نو ظهور علمی و فنی است که گرایش چند رشته ای از علوم (شیمی، زیست شناسی، فیزیک، علم مواد) است. این حوزه از یک سو، به فعالیت­های همگام علم مواد و بیولوژی اشاره دارد و از سوی دیگر حد فاصل علم فیزیک و بیولوژی است. نانو بایوتکنولوژی با سیستم­هایی در مقیاس نانو که با راهکار بالا به پائین ساخته شده ­اند (خرد کردن واحدهای بزرگتر به اجزای کوچکتر ) یا از روش پائین به بالا برای سامان دادن اجزا بهره می­برند، سر کار دارند. نانو بایو تکنولوژی بیش از آنکه شاخه­ای از بایوتکنولوژی باشد شاخه ای از نانو تکنولوژی است. بایوتکنولوژی از سازواره­های زنده در کاربرد­های صنعتی مختلف است، ولی نانو بایوتکنولوژی استفاده از قابلیت ­های نانوتکنولوژی در کاربردهای زیستی است. بنابراین واژه نانو بایوتکنولوژی نیز مانند واژه ­هایی چون بیومکانیک و بیومتریال به استفاده از تکنولوژی­های مختلف، در کاربرد­های زیستی اشاره دارد و نه به استفاده از قابلیت ­های ارگانیزم­های حیاتی در کاربرد­های مختلف صنعتی. نانو کامپوزیت­ها جایگزین خوبی برای بطری­های پلاستیکی نوشیدنی­ها هستند استفاده از پلاستیک برای ساخت بطری باعث فساد و تغییر طعم نوشیدنی می­شوند، نانوکامپوزیت­ها می­توانند به عنوان مواد بسته بندی جدید استفاده شوند، یک مثال نانوکامپوزیت­های تشکیل شده از نشاسته سیب زمینی و کلسیم کربنات است، این فوم مقاومت خوبی به حرارت دارد، سبک و زیست تخریب پذیر است و می ­تواند برای بسته بندی مواد غذایی به کار رود. افزودن ۵-۳% از نانو خاک رس به ماده پلاستیک آن را سبک تر، قوی­تر و مقاوم­تر به حرارت می کند و خواص ممانعت کنندگی بهتر در برابر اکسیژن، دی اکسید کربن، رطوبت و مواد فرار دارد (پاپر[۶۷]، ۱۹۹۹)
پایان نامه - مقاله - پروژه
۲-۳- کامپوزیت و نانو کامپوزیت
کامپوزیت مخلوط از پلیمر و پرکننده[۶۸] می­باشد. و نانوکامپوزیت، کامپوزیتی است که حداقل یکی از ابعاد پرکننده (طول و عرض یا ضخامت) در مقیاس نانو (۱تا۱۰۰نانومتر) باشد. نانو کامپوزیت­ها مخلوطی از پلیمرها با افزودنی های آلی و غیر آلی هستند که شکل­های هندسی مشخصی (فیبرها، فلینگ ها، گوی ها و ذرات) دارند. استفاده از پرکننده هایی در ابعاد نانو منجر به ایجاد نانو کامپوزیت­های پلیمری می شوند که می­توانند جایگزین خوبی برای کامپوزیت های پلیمری مرسوم باشند. پرکننده ها می تواند به شکل های صفحه ای، رشته ای یا ذره ای باشد. با نازک کردن لایه ها، کوچک کردن قطر رشته ها و ریز کردن ذرات در حد نانو، به ترتیب در هر یک از پرکننده های ذکر شده می­توان نانو کامپوزیت را ایجاد نمود ( چیوارک[۶۹] و همکاران، ۲۰۰۹). این نسل جدید کامپوزیت ها بهبود چشمگیری در مقایسه با پلیمرهای اولیه نشان می­ دهند. همچنین منافع مازادی مانند دانسیته پایین، شفافیت، جریان خوب، ویژگی های سطحی بهتر و برگشت پذیری را به ارمغان می­آورند. این ویژگی ها به دلیل سایز ذرات آن­ها می­باشد. استفاده از نانوکامپوزیت ها در ساختار پلیمرهای بسته بندی غذایی موجب بهبود خواص نگهدارندگی پلیمرها می­ شود. کارایی بالای نانو ذرات و نانو لوله ها زمینه بکارگیری پلیمرهای زیست تجزیه پذیر را در صنعت بسته بندی مواد غذایی فراهم نموده است (سورنتینو[۷۰] و همکاران، ۲۰۰۷).
۲-۵- بایو نانو کامپوزیت
در طول چند سال اخیر “بایو نانو کامپوزیت” تبدیل به یک اصطلاح رایج برای تعیین نانوکامپوزیت ها که شامل پلیمر­های طبیعی (بایو پلیمر ها) در ترکیب با مواد معدنی هستند و نشان دهنده حداقل یک بعد در مقیاس نانومتر هستند می­باشد (روییز هیتزکی[۷۱] ،۲۰۰۵) . قسمت قابل توجه ای از تلاش ها در حال حاضر متمرکز است بر گسترش نانو کامپوزیت ها بر مبنای بایو پلیمر که ویژگی آن ها در مقایسه با نانو کامپوزیت های مشتق شده از پلیمر های سنتزی به خوبی شناخته شده است. (بهبود خواص مکانیکی ، پایداری حرارتی بالاتر ، مانع گازها) (الکساندر[۷۲]،۲۰۰۰). علاوه بر این ویژگی­ها بایو نانو کامپوزیت ها مزیت قابل توجه ای از زیست سازگاری، زیست تخریب پذیری و برخی موارد بهبود ویژگی های عملکردی به وسیله ارائه بایولوژی یا بخش معدنی نشان دادند. موجودات زنده تولید کننده نانو کامپوزیت ها ی طبیعی هستند که آرایش سلسه مراتبی شگفت انگیز از ترکیبات آلی و معدنی از مقیاس نانو تا مقیاس میکرو را نشان می­دهد (داردر[۷۳]، ۲۰۰۷)
۲-۶- فلز تیتانیوم
بسیاری از مهندسین و طراحان هنوز تیتانیوم را فلزی گران و ناشناخته قلمداد می کنند اما پیشرفت های اخیری که در زمینه تولید این فلز صورت گرفته است نشان می دهد که تیتانیوم ماده ای بسیار فوق العاده برای استفاده های مهندسی است. تیتانیوم با عدد اتمی ۲۲ و نماد Ti از عناصر گروه فلزات واسطه می باشد. نقطه ذوب ۱۶۶۸درجه سانتیگراد، نقطه جوش ۳۲۸۷ درجه سانتیگراد و وزن اتمی ۸۸/۴۷ دارد. یکی از ویژگی های مهم تیتانیوم چگالی پایین آن ۵۰۶/۴ گرم بر سانتیمتر مکعب می باشد. این ویژگی همراه با استحکام و مقاومت بالا در برابر خراشیدگی تیتانیوم را به فلزی ایده آل تبدیل کرده است. تیتانیوم عمدتاً در صنایع هوا فضا و همینطور در کارخانه ها و تجهیزات صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. این فلز همچنین در ساخت عینک ها، مهندسی کنترل و فناوری پزشکی خصوصاً مواردی که حد تحمل بیولوژیک از اهمیت زیادی برخوردار است مورد استفاده قرار می گیرد. تیانیوم ماده ای غیر سمی حتی در مقادیر بالا می باشد. همچنین این ماده هیچ نقشی در سیستم طبیعی بدن انسان ایفا نمی کند. بطور تخمینی روزانه ۸ میلی گرم تیتانیوم وارد بدن انسان می شود. اگر چه تقریباً بدون جذب شدن از بدن دفع می­گردد ( بهاور و همکاران، ۱۳۹۲).
۲-۶-۱- نانو دی اکسید تیتانیوم
دی اکسید تیتانیوم در اندازه نانومتری یک فوتو کاتالیست ایده آل است که مهم ترین دلیل وجود این خاصیت در این ماده قابلیت جذب اشعه فرابنفش است. فوتون های فرابنفش بسیار پرانرژی هستند و در بیشتر موارد می توانند به سادگی باعث تخریب اجسام گردند. دی اکسید تیتانیوم با جذب اشعه فرابنفش و به واسطه خاصیت فوتوکاتالیستی خود می تواند پوششی ضد باکتری روی سطوح ایجاد کند و هم چنین مانع از عبور اشعه گردد. وجود همین خواص ویژه، نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم را تبدیل به گزینه ای مناسب برای استفاده در کرم های ضدآفتاب نموده است. حذف بوی نامطبوع و تجزیه سموم آلی و معدنی و میکروارگانیسم های مضر و بیماری زای موجود در آب و فاضلاب کاربرد عمده دیگر این ماده است. نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم خاصیت آب دوستی بالایی دارند ( بهاور و همکاران، ۱۳۹۲).
۲-۷- بسته بندی فعال
تکنولوژی جدید در بسته بندی مواد غذایی در پاسخ به نیازهای مشتریان یا در راستای تولید صنعتی محصولات غذایی محافظت شده با روش های ملایم تر، تازه، لذیذ و راحت با عمر انباری زیاد و کیفیت کنترل شده توسعه می یابند. علاوه بر این تغییرات در نحوه توزیع(مثل جهانی سازی بازاردر نتیجه توزیع غذا در مسافت های طولانی) یا روش زندگی مصرف کنندگان ( بدلیل صرف زمان کمتر برای خرید غذای تازه از بازارو پخت و پز) مهمترین چالش ها در زمینه صنعت بسته بندی می باشد و به عنوان نیروی پیش برنده در جهت توسعه مفاهیم جدید بسته بندی و بهبود یافته می باشند که میزان مدت زمان نگهداری را افزایش داده در حالیکه موجب حفظ ایمنی و کیفیت مواد غذایی شده و آن را تحت نظارت دارد. در بسته بندی فعال به بسته بندی اجازه داده می شود تا با غذا و محیط اطرافش واکنش متقابل داشته باشد و نقش دینامیکی در نگهداری ماده غذایی بازی نماید.
بسته بندی فعال به صورت زیر تعریف می شود:
“در بسته بندی فعال شرایط حاکم بر غذای بسته بندی شده را به نحوی تغییر می دهد تا مدت زمان نگهداری آن را افزایش داده و ایمنی و خصوصیات حسی غذا را بهبود بخشیده در حالیکه کیفیت غذای بسته بندی شده را حفظ می نماید"یا” بسته بندی فعال به عنوان زیر مجموعه ای از بسته بندی هوشمند طبقه بندی می شود و به شرکت افزودنی های خاص در فیلم های بسته بندی یا در داخل بسته با فرض نگهداری و افزایش عمر انبار مانی اطلاق می­ شود".
بسته بندی فعال می تواند نقش های متعددی را داشته باشد که در بسته بندی های رایج وجود ندارد. این نقش ها عبارتنداز: فالیت ضدمیکروبی، گرفتن اکسیژن، رطوبت و اتیلن (ویژگی اسکاونجری)، رهاکردن مواد طعمی و یا اتانول ( بهاور و همکاران، ۱۳۹۲).
۲-۸- بسته بندی نانو
یکی از کاربردهای تجاری نانوتکنولوژی در بخش غذایی بسته بندی است. پیشگوئی شده است که در ۲۵% بسته بندی های غذایی در دهه آینده از نانوتکنولوژی استفاده می­ شود. هدف اصلی در بسته بندی نانو افزایش عمر ماندگاری به وسیله بهبود عملکرد مانع در کاهش گاز، تبادل رطوبت و پرتو نور UV است. بالغ بر ۹۰ درصد بسته بندی نانو بر اساس نانو کامپوزیت است که بهبود دهنده عوامل حامل در لفاف های پلاستیکی برای مواد غذایی و بطری های پلاستیکی برای نوشیدنی های غیر الکلی و آبمیوه است.
بسته بندی نانو می تواند خصوصیات ضدمیکروبی، آنتی اکسیدانی و گسترش مدت ماندگاری و غیره داشته باشد.
به طور کلی کاربردهای فناوری نانو در بسته بندی و حفاظت از محصولات را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:
- نانوکامپوزیت های مغناطیسی مورد استفاده در حسگرهای برچسبی.
- نانوکامپوزیت های پلیمری کلی(خاک رس) برای بهبود ویژگی های عایقی.
- پلاستیک های جدید برای استفاده در بطری ها با خواص عایق در برابراشعه UVو نفوذ گازها.
- برچسب های RFID .
- نفوذ ذرات پرکننده پلیمرها.
- نانو بارکدها و برچسب ها جهت بسته بندی و محافظت مقادیر کم.
- ارتقای دوام و قابلیت استفاده و بسته بندی پلاستیک ها.
- روکش های با نانو کامپوزیت های پلیمری و نانو الیافی.
- نانومواد افزودنی برای بهبود عملکرد (استحکام، مقاوم به آب، جذب، رسانایی و …).
- کاغذ و یا پلاستیک های با قابلیت حسگرها.
- نانوکدهای ساخته شده از مواد کاغذی و یا پلاستیک­ها برای شناسایی و تأیید اهداف بسته بندی هوشمند (سورنتینو[۷۴] و همکاران، ۲۰۰۷).
۲-۹- فیلم­های خوراکی
امروزه آلودگی­های ناشی از پلیمرهای سنتزی، توجه همگان را به استفاده از مواد زیست تخریب پذیر معطوف کرده است و در طی دو دهه اخیر مطالعه بر روی مواد زیست تخریب پذیر حاصل از پروتئین ها و کربوهیدارت ها گسترش وسیعی یافته است. این اکرومولکول ها به طور بالقوه می­توانند جایگزینی مناسب برای پلیمرهای سنتزی حاصل از مشتقات نفتی به شمار روند. بسته بندی های زیست تخریب پذیر که قابلیت خوراکی بودن و مصرف به همراه ماده غذایی را دارند به دو دسته فیلم­ها و پوشش های خوراکی تقسیم می­شوند. فیلم­های خوراکی قبل از کاربرد در بسته بندی ماده غذایی به صورت لایه ای نازک تولید می­شوند و بعد همانند پلیمرهای سنتزی برای بسته بندی به کار می­روند. فیلم پوششی یکنواخت و یکپارچه با ضخامت کمتر از ۰۱/۰ اینچ است. فیلم ها می توانند به شکل لفاف، کپسول و کیسه تولید شوند که این محصولات با ضخامت مشخصی قالب گیری می­شوند. پوشش ­های خوراکی بر خلاف فیلم­ها بر روی ماده غذایی تشکیل می­شوند. بنابراین پوشش به عنوان بخشی از محصول بوده و موقع استفاده روی محصول باقی می­ماند. این کار توسط روش هایی نظیر واکس زدن، اسپری کردن و غوطه ور کردن صورت می گیرد. فیلم ها و پوشش های خوراکی در مقایسه با پلیمرهای سنتی دارای مزایای منحصر به فردی می­باشند. زیست تخریب پذیری، بازدارندگی خوب از تبادل گازهای تنفسی CO2 و O2 و در نتیجه کنترل تنفس میوه­ ها و سبزی­ها، بازندارندگی از انتقال و تبادل ترکیبات بودار و طعم دار و همچنین حفاظت محصول در مقابل صدمات مکانیکی از جمله مهم­ترین مزایای فیلم ها و پوشش های خوراکی می باشند. زمان ماندگاری مواد غذایی از طریق برهمکنش های متعدد آن­ها با محیط اطراف کنترل شده و با بهره گرفتن از فیلم های محافظ افزایش می­یابد. فیلم­های خورکی می­توانند با ایفای نقش با عنوان غشاهای انتخابی در برابر انتقال رطوبت، انتقال اکسیژن، اکسیداسیون لیپیدها و از دست رفتن ترکیبات فرار مؤثر در بو و طعم زمان ماندگاری و کیفیت ماده غذایی بهبود بخشند. یکی دیگر از مزایای فیلم­ها این است که می توانند به عنوان حامل برای افزودنی­ها و ترکیبات مختلف مانند مواد ضد میکروبی، آنتی اکسیدان­ها و غیره عمل کنند که در این حالت به آن­ها بسته بندی فعال گفته می شود ( کوآنگ یئون لی[۷۵] و همکاران، ۲۰۰۴).
کاربرد فیلم­های خوراکی در محصولات غذایی به سال های بسیار دور بر می­گردد. چینی ها در قرن دوازدهم و سیزدهم میلادی مرکبات را با موم پوشش می­دادند تا از افت وزن و کاهش رطوبت آن­ها جلوگیری شود. در قرن شانزدهم میلادی گوشت را با چربی پوشش می­دادند تا از چروکیدگی آن جلوگیری شود. در همان زمان برای نگهداری گوشت گوشت و سایر مواد غذایی آن­ها را با فیلم های ژلاتین پوشش می­دادند. یوبانوعی فیلم ترکیبی از چربی و پروتئین خوراکی است که از قرن پانزدهم در شرق آسیا به طور سنتی از شیر سویا تهیه می­شده است. در قرن نوزدهم فندق و بادام را با ساکاروز پوشش می­دادند تا از اکسید شدن و تندی آن­ها جلوگیری شود. از دهه ۱۹۳۰ تا کنون صطح میوه ها را با موم ها و امولسیون روغن در آب پوشش می­ دهند. طی ۴۰ سال گذشته تحقیقات متعدی در زمینه تهیه، کاربرد و ویژگی­های فیلم­ها و پوشش ­های خوراکی انجام شده است. یکی از روش­های تولید فیلم­های تجزیه پذیر استفاده از بایو پلیمرهایی بر پایه نشاسته، پروتئین و سلولز است. در این میان موارد استفاده از پروتئین بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. این فیلم ها علاوه بر بهبود ارزش تغذیه ای ماده غذایی ویژگی های مکانیکی و تراوایی بهتری نسبت به فیلم­های تهیه شده از کربوهیدارت ها و چربی ها دارند. تاکنون پروتئین های فراوانی از جمله ژلاتین، کازئین، پرونتئین آب پنیر، زئین ذرت، گلوتن گندم و ایزوله پروتئین سویا برای این منظور بررسی شده اند. فیلم های پروتئینی به خوبی به سطوح هیدروفیل متصل می شوند و مانع خوب اکسیژن و دی اکسید کربن می­باشند اما به نفوذ آب مقاوم نمی­باشند ( کوآنگ یئون لی[۷۶] و همکاران، ۲۰۰۴). فیلم­های حاصل از نانو مواد و بیوپلیمر ها یا به اصطلاح نانو کامپوزیت های بیوپلیمری خواص کاربردی مطلوب تری نشان می­ دهند که مهم ترین آن­ها افزایش مقاومت مکانیکی و کاهش نفوذ پذیری به بخار آب، افزایش بازدارندگی در برابر نفوذ گازها، افزایش کارائی فیلم به عنوان بسته بندی فعال، افزایش مقاومت گرمایی ماده بسته بندی و بهبود خواص ظاهری فیلم از دیگر مزایای نانوکامپوزیت های بیوپلیمری می باشد ( کستر و فنما[۷۷]، ۱۹۹۸).
۲-۱۰- پلاستی سایزرها[۷۸]
فیلم­ها و پوشش های خوراکی نیاز به کشش خوب وانعطاف پذیری، شکنندگی پائین، برای جلوگیری از ترک خوردن ­­در طول ­حمل ­و ­نقل و ذخیره سازی هستند. بنابراین پلاستسسایزرها با وزن مولکولی پائین برای بهبود انعطاف­پذیری فیلم­های خوراکی به فیلم ها افزوده می­ شود. افزودن نرم کننده­ها به ترکیبات اصلی سازنده فیلم ها و یا پراکنده شدن بین زنجیره های پلیمر، موجب جدا شدن زنجیرهای پلیمر، کاهش سفتی ساختمان و افزایش انعطاف پذیری فیلم می­ شود. بعلاوه پلاستیسایزرهای موجب کاهش شکنندگی، کاهش پیوندهای هیدروژنی بین زنجیره های پلیمر و افزایش فضاهای بین مولکولی آن­ها می­ شود. معمولاً بیشترین پلاستیسایزرهای استفاده شده پروپیلن گلایکول، گلیسرول، سوربیتول، الیگوساکارید (سوکروز) و آب هستند. اضافه کردن پلاستیسایزرهای ممکن است ممکن است سبب تغییرات قابل توجهی در خواص ممانعتی فیلم ها به عنوان مثال افزایش نفوذپذیری فیلم به گازها (یا ترکیبات آروما)، کاهش توانایی فیلم در جذب آب و یا کاهش استحکام کششی شود ( بارتو[۷۹] و همکاران، ۲۰۰۳).
تالجا[۸۰] و همکاران (۲۰۰۷)، اعلام کرده اند که گلیسرول به منظور نرم کنندگی به فرمولاسیون فیلم افزوده می شود. پلاستیسایزرها تحرک زنجیره های پلیمر را با پرکردن فضاهای خالی بین شبکه پلیمر، افزایش می دهند و نیروهای پیوندی درون مولکولی کاهش یافته، شکنندگی کم، آبدوستیو قابلیت انتقال گاز و بخار آب زیاد می شود.
بنابه گزارش ( گیلبرت[۸۱] و همکاران، ۱۹۹۶)، افزودن پلاستیسایزر با کاهش پیوندهای درون مولکولی بین زنجیره های پلیمر، خواص فیلم را اصلاح کره و WVP را افزایش می­دهد. علیرغم این یافته فیلم های دارای فروکتوز و سوربیتولWVP کمتری را نسبت به فیلم­های بدون پلاستیسایزر نشان دادند. از آنجائیکه فیلم های بدون پلاستیسایزر بسیار شکننده اند، این امکان وجود دارد که منافذ بسیار ریزی داشته باشند که سرعت انتقال بخار آب را افزایش دهند.
۲-۱۰-۱- مقایسه پلاستی سایزرهای مورد استفاده
سوربیتول به علت تمایل کمتر به اتصال با آب، نسبت به گلیسرول بازدارندگی بهتری را در برابر بخار آب ایجاد می­ کند. متأسفانه پلاستی سایزرهای افزوده شده، با گذشت زمان مهاجرت می­ کنند و خواص فیلم را تحت تأثیر قرار می­ دهند و موجب سخت­تر و شکننده­تر شدن فیلم  می­شوند این پدیده تقریباً غیر قابل اجتناب است و فرآیندی طبیعی است یک تفاوت مهم بین پلاستی سایزرهای گلیسرول و سوربیتول این است که سوربیتول در اثر مهاجرت بر روی سطح فیلم کریستالیزه می­ شود و موجب ظاهر نامطلوب می­ شود ولی مهاجرت گلیسرول به آسانی قابل تشخیص نیست چون گلیسرول بر خلاف سوربیتول در دمای اتاق بصورت کریستالیزه نبوده و مایعی شفاف است. معمولاً اولین نشانه­ های مربوط به کریستالیزاسیون سوربیتول بعداز چندین­ ماه ظاهر می­ شود. علاوه بر افزودن پلاستی سایزر، روش دیگری که می ­تواند برای افزایش انعطاف پذیری فیلم استفاده شود، کاهش وزن مولکولی و در نتیجه کاهش نیروهای بین مولکولی در امتداد زنجیر و افزایش فضاهای آزاد در پلی مر است این کار توسط هیدرولیز محدود انجام می­ شود این کار موجب کاهش نیاز به استفاده از غلظت های بالای پلاستی سایزر می­ شود و در نتیجه نفوذپذیری نسبت به بخار آب و اکسیژن کاهش می­یابد و همچنین موجب افزایش حلالیت و امولسیونه شدن و بهبود هضم پذیری فیلم­های می­گردد (ایران منش، ۱۳۸۸).
۲-۱۱- روش­های تولید فیلم
به طور کلی فیلم­های خوراکی از محلول ها یا دیسپرسیون های ترکیبات فیلم­ساز پدید می­آیند ( کستر[۸۲] و همکاران، ۱۹۷۶). اجزای اصلی فیلم سازی را می­توان به سه بخش شامل حلال، پلیمر و ­نرم­ کننده (پلاستیسایزر) تقسیم کرد. پلاستیسایزرها همچون پلیمرها باید محلول در حلال و نیز با آن­ها قابل امتزاج باشند ( محمود[۸۳] و همکاران، ۱۹۹۲). تولید فیلم مستلزم وجود دست کم یک ترکیب پلیمری است که قادر به ایجاد ساختار شبکه­ ای با استحکام و پیوستگی کافی باشد ( مارینلو[۸۴] و همکاران، ۲۰۰۳). در ارتباط با تولید فیلم های خوراکی نکات و ظرایف فراوانی وجود دارند که هر یک بر خواص نهایی فیلم­های تولید شده اثر قابل ملاحظه دارند. از جمله آن­ها می توان به اثر عواملی نظیر جنس و غلظت پلیمر فیلم ساز، PH­محلول لفاف ساز، دما، زمان، قدرت یونی محلول فیلم ساز، نوع و مقدار افزودنی های مورد استفاده، فشار، نوع ترکیب بندی فیلم از نظر ساده و یا مرکب بودن و مخلوط یا لایه ای بودن (قرار گیری دو یا چند لایه مجزا روییکدیگریا مخلوط شدن اجزاء)، جزئیات مربوط به خواص شیمیایی هر یک از اجزای فیلم ساز، حضور الکترولیت ها و روش تولید فیلم اشاره داشت ( لنت[۸۵] و همکاران، ۱۹۹۸). تولید این فیلم ها را می توان در دو قسمت شامل تشکیل فیلم به صورت مجزا و تشکیل فیلم به طور مستقیم بر سطح غذا مورد بررسی قرار داد. در حالت نخست، ابتدا فیلم ساخته شده و سپس بر سطح ماده غذایی پوشش داده می­ شود، حال آن که در حالت دوم تشکیل فیلم و پوشش دهی آن بر سطح غذا در یک مرحله صورت می­گیرد. هر یک از روش های بالا که مورد استفاده قرار گیرند، نخستین مرحله در تولید فیلم، تهیه محلول فیلم ساز است. این محلول، حلال، پلیمر فیلم ساز و افزودنی ها را شامل می شود. در شیوه تشکیل مجزای فیلم، محلول فیلم ساز پس از تهیه شدن با یکی از روش های لایه سازی گسترانده و خشک می­ شود. فیلم حاصل با روش های روکش دادن بر سطح ماده غذایی پوشش داده می­ شود. معادل این شیوه ها در روش پوشش دهی مستقیم فیلم بر غذا، شیوه های افشانی، لایه سازی، برس زنی، غرقابی یا غوطه وری و پوشش دهی با بستر سیال را شامل می­ شود (کاگ[۸۶] و همکاران، ۱۹۹۵ ؛ کایا[۸۷] و همکاران، ۲۰۰۲).
۲-۱۲- ارزیابی خواص فیلم های خوراکی
۲-۱۲-۱- خواص ممانعتی
خواص ممانعتی فیلم­های خوراکی به گازها/ بخارات در صنعت غذا، در شرایطی که جلوگیری از پدیده ­های نامطلوبی نظیر از دست رفتن رایحه، جذب بوهای نامطلوب از محیط، از دست رفتن رطوبت غذا و جذب رطوبت از اتمسفر به غذاهای خشک مطرح باشد، از اهمیت فراوان برخوردار ­است ( دبیوفورت[۸۸] و همکاران، ۱۹۹۴). به طور کلی فیلم های خوراکی به دلیل آبدوست بودن، از خواص ممانعتی مطلوب به O2 و CO2 به ویژه در رطوبت نسبی پائین برخوردارند. عوامل محیطی دما و رطوبت نسبی در میزان تراوایی این فیلم­ها مؤثرند ( آیدینلی[۸۹] و همکاران، ۲۰۰۳). زیاد بودن رطوبت در مواد غذایی باعث واکنش های شیمیایی و آنزیمی مخرب و زایل شدن بافت آن­ها می­ شود. به طور کلی خواص ممانعتی فیلم­های زیست پلیمری به رطوبت به دلیل خاصیت آبدوستی آن­ها، برخلاف خواص ممانعتی به اکسیژن و سایرگازها، ضعیف است ( آنکر[۹۰]، ۲۰۰۱). ممانعت به عبور بخار آب با شاخص “تراوائی بخار آب =WVP، سرعت گذر بخار آب = WVTR
و ممانعت به عبور اکسیژن با شاخص” تراوائی اکسیژن =OP ” یا ” سرعت گذر اکسیژن = OTR ” سنجیده می­ شود ( آیرانسی[۹۱] و همکاران، ۲۰۰۲).
OTR= oxygen transmission rate
OP= oxygenpermeability
WVP=water vapor permeability
WVTR=water vapor transmission rate
استفاده از پوشش های خوراکی به ویژگی های ممانعت در برابر گاز، بخار آب، آروما و روغن وابسته است که به ترکیبات شیمیایی و ساختار پلیمر تشکیل دهنده و ویژگی های محصول و شرایط نگهداری بستگی دارد.
کاهشOTR موجب کاهش اکسیداسیون چربی (رنسیدیتی)، اکسیداسیون میوگلوبین (قهوه ای شدن رنگ)، کاهش تصعید مواد فرار از محصول و جلوگیری از نفوذ مواد فرار از محیط می­ شود.
در مورد نفوذپذیری به بخار آب از میان ماتریکس پلیمر فیلم میزانWVP برای فیلم­های خوراکی بستگی به پلاستیسایزر، دما، رطوبت نسبی و … دارد. میل ترکیب شدن با آب در فیلم ها به ترکیبات هیدروفیلیک موجود در پلیمر نسبت داده شود ( اسکورتیسو[۹۲] و همکاران، ۲۰۰۲).
سوبرال[۹۳] و همکارانش در سال (­۲۰۰۱) بیان کردند که WVP فیلم­های ژلاتینی بطور خطی با غلظت سوربیتول افزایش می­یابد. منشاء ژلاتین روی مقادیرWVP اثر داشته است، در بیش از ۲۵ گرم سوربیتول در ۱۰۰ گرم ژلاتین فیلم هایBHG (ژلاتین گاوی) بیشتر از فیلم های PSG(ژلاتین خوکی) نسبت به بخار آب نفوذ پذیر هستند.
لیژا[۹۴] و همکارانش در سال ۲۰۰۹ اثر pH و افزودن روغن ذرت بر WVP فیلم ژلاتینی را بررسی کردند و بیان داشتند که زمانی­ که pH محلول­های تشکیل فیلم بیش از ۷ تنظیم شود و میزان روغن ذرت افزوده شده به بیش از ۲۵/۲۷% افزایش یابد WVP کاهش می­یابد. OP رابطه خطی و مستقیم باpH و میزان روغن ذرت افزوده شده دارد.
کارولین[۹۵] و همکارانش در سال (۲۰۰۹)، اثر پلاستیک کننده های هیدروفوبیک روی خواص عملکردی فیلم های ژلاتینی را بررسی کردند و اظهار نمودند که با افزایش غلظت پلاستیسایزرهای هیدروفوبیک مشتق شده از­ اسید سیتریک و لستین سویاWVP افزایش می­یابد. آن­ها همچنین بیان داشتندکه فیلم­های ژلاتینی حاوی عصاره­یوکاWVP­ کمتری در­مقایسه با فیلم­های حاوی لستین دارند.

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...