پایان نامه امکان سنجی تهیه پلیمر فعال حاوی مواد جاذب اکسیژن جهت بسته – بندی مواد غذایی
چکیده
جاذبهای اکسیژن به عنوان یکی از مهمترین و پرکاربردترین نوع بسته بندیهای فعال در بسته بندی موادغذایی میباشند که پاسخ به نیاز مصرف کنندگان با هدف عمر نگهداری بالا و کیفیت کنترل شده توسعه یافتهاند که میتواند به طور موثری از حضور و اثرات سوء آن به مواد غذایی جلوگیری کنند. سطح بالای اکسیژن موجود دربرخی از بسته بندیهای موادغذایی میتواند باعث رشد حشرات و میکروبهای هوازی، تغییرات نامطلوب عطر، طعم، رنگ و از دست رفتن مواد مغذی گردد. در این تحقیق، فیلمهای حاوی جاذب اکسیژن از مخلوط پلی اتیلن سبک، اتیلن وینیل الکل و اسکوربیک اسید در حضور پلی اتیلن گلایکول با استفاده از سیستم اختلاط داخلی در دمای 160 درجه و دور 100 دور بر دقیقه در مدت زمان سه دقیقه و نیم تهیه و خواص آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله از بررسی خواص آمیزههای تهیه شده از پلی اتیلن/ اتیل ونیل الکل (LDPE/EVOH) با درصدهای مختلفی از اسکوربیک اسید (جاذب اکسیژن) در حضور پلی اتیلن گلایکول، نشان داد که خواص مکانیکی آمیزه با ترکیب درصد 2% اسکوربیک اسید بیشترین ازدیاد طول در نقطه پارگی را در مقایسه با دیگر ترکیب درصدهای جاذب اکسیزن دارا میباشد. علاوه برآن خواص نفوذ پذیری در مقابل اکسیژن برای همین ترکیب درصد (2% اسکوربیک اسید) در مقایسه با سایر ترکیب درصدها کمتر بوده است. بنابراین این ترکیب درصد برای بررسی خواص جذب اکسیژن کل انتخاب گردید. نتیجه حاصل نشان داد که با گذشت مدت زمان 30 روز میزان اکسیژن از 1/21 درصد به 02/17 درصد کاهش یافت.
فهرست مطالب
صفحه | عنوان | |
1 | فصل اول: مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته (مرور منابع) ——————————– | |
2 | 1-1- مقدمهای بر پلاستیکهای بسته بندی مواد غذایی————————————– | |
6 | 1-2- بسته بندی فعال در صنعت مواد غذایی———————————————— | |
8 | 1-3- جاذبهای اکسیژن————————————————————— | |
13 | 1-3-1- انواع جاذبهای اکسیژن—————————————————— | |
14 | 1-3-2- استفاده از جاذبهای اکسیژن در بسته بندی مواد غذایی (یا جاذبهای اکسیژن در ماتریس پلیمری)—————– ——————————————————– | |
17 | 1-3-3-جاذبهای اکسیژن بر پایه اسید آسکوربیک ————————————— | |
18 | 1-4- مروری بر تحقیقات گذشته———————————————————- | |
23 | فصل دوم: مواد، روش تحقیق و نتایج—————————————————- | |
24 | 2-1- مواد مورد استفاده—————————————————————– | |
24 | 2-1-1- پلی اتیلن با دانسیته پایین (LDPE)——————————————— | |
25 | 2-1-2- اتیلن وینیل الکل (EVOH)—————————————————- | |
28 | 2-1-3- آسکوربیک اسید (Ascorbic Acid)——————————————— | |
29 | 2-1-4- پلی اتیلن گلایکول (PEG)—————————————————– | |
30 | 2-2- روشهای فرایند و بررسی خواص————————————————- | |
30 | 2-2-1- دستگاههای فرایند، روش تهیه نمونهها و دستگاههای اندازه گیری و بررسی خواص— | |
30 | 2-2-1-1- مخلوط کن داخلی—————————————————– | |
31 | 2-2-1-2- پرس گرم———————————————————— | |
3333 | 2-2-2- تهیه آمیزه و فرمولاسیون—————————————————- 2-2-2-1-تهیه محلول حاوی جاذب اکسیژن—————————————– 2-2-2-2- تهیه آمیزه پلیمری—————————————————- | |
34 | 2-3- آزمونهای انجام شده و نتایج————————————————— | |
35 | 2-3-1- آزمون خواص مکانیکی- کشش———————————————– | |
39 | 2-3-2- آزمون گذردهی اکسیژن—————————————————– | |
41 | 2-3-3- آزمون انتقال بخار آب——————————————————- | |
44 | 2-3-4- آزمون میزان جذب اکسیژن ————————————————- | |
47 | فصل سوم: بحث و نتیجه گیری پیشنهادها———————————————- | |
48 | 3-1- خواص مکانیکی آمیزهها ———————————————————- | |
505152 53 |
3-2- گذردهی اکسیژن—————————————————————- 3-3- انتقال بخار آب—————————————————————— 3-4- جذب اکسیژن با دستگاه کروماتوگرافی گازی—————————————— مراجع—————————————————————————— |
|
-
مقدمهای بر پلاستیکهای بسته بندی مواد غذایی
هدف از انتخاب بستهبندی مناسب افزایش مدت ماندگاری محصول و اطمینان از سلامت غذا در برابر میکروارگانیسمها و تغییرات زیستی و شیمیایی است، زیرا مهمترین اهدافی که در بسته بندی محصولات غذایی مدنظر است افزایش زمان ماندگاری محصول یا همان shelf life، کنترل میزان نفوذپذیری بخار آب، رطوبت و گازهای مختلف درون یا برون محصول بستهبندی شده و حفظ کیفیت محصول در حین نگهداری و حمل و نقل تا زمان مصرف نهایی میباشد. افزون بر این، بستهبندی نباید اثر نامطلوبی- مانند انتقال مواد سمی به واسطه واکنش بین بستهبندی با ماده غذایی یا به وسیله میکروارگانیسمهای مضر موجود در ماده غذایی- بر محصول داشته باشد. به طورکلی، بستهبندی باید دارای ظاهری زیبا، شکل و اندازه مناسب، مقاوم در برابر شکستن و پاره شدن طی عملیات مختلف پرکردن، درزبندی و حمل و نقل باشد. با توجه به اینکه مواد بسته بندی به وسیله ماشینهای مختلف فرایند میشوند، بنابراین خواص دیگری مانند: نرمش، چاپپذیری، قابلیت استفاده در ماشینهای لفاف، قابلیت دوخته شدن درگرما، شکل پذیری وغیره نیز باید داشته باشند]1[.
مواد پلیمری با توجه به برتری بر مواد فلزی و شیشهای در بسیاری از جهات در بسته بندی مواد غذایی رشد زیادی داشته است (ازمهمترین این برتریها وزن کم و هزینه پایین میباشد). مهمترین خواص قابل توجه پلاستیکهای مصرفی در بسته بندی موادغذایی عبارتند از فرایند پذیری، خواص مکانیکی، پایداری در انبار، نفوذ ناپذیری، خواص نوری و خواص سطحی و…
- فرایند پذیری: پلاستیکهایی که به عنوان مواد بسته بندی مصرف میشوند باید این قابلیت را داشته باشند که به کمک روشهای متداول شکل دهی مواد پلیمری مانند دمیدن، شکل دهی حرارتی و یا قالبگیری تزریقی فرایند شوند. مهمترین خواص فرایند پذیری به رفتار جریان مذاب و خواص حرارتی مانند سیل پذیری و پایداری مذاب پلاستیک مربوط میشود.
- خواص مکانیکی: بسته بندیهای موادغذایی باید در مقابل نیروهای مکانیکی که در مراحل مختلف فرایند مانند بسته بندی، بارگیری و حمل ونقل به آنها وارد میشوند مقاوم باشند و هم شکل هندسی و استحکام خود را تا زمان مناسب حفظ کنند.
- خواص نوری: این خواص در مواردی که نیاز به شفافیت بالا برای زیبا جلوه دادن محصول و قابل دید بودن آن برای خریدار باشد و یا مواردی که نیاز به محافظت محصول در برابر نور میباشد اهمیت پیدا میکند.
- خواص سطحی: بسته بندیها باید اطلاعات لازم مثل ترکیبات و طرز استفاده، تاریخ تولید و انقضای محصول را به مصرف کننده منتقل کنند. برای انجام این وظیفه یا باید از یک برچسب استفاده شود یا اینکه اطلاعات روی خود سطح چاپ شود که در این صورت خواص سطحی اهمیت پیدا میکند.
- خواص نفوذ پذیری: یکی از مهمترین خواص در بسته بندی موادغذایی، نفوذ پذیری آنها در مقابل آب، روغن وگازهایی مثل CO2 و O2 و بوها میباشد. به طورکلی نفوذپذیری پلاستیکها تابع خواص پلیمر مثل ساختار شیمیایی، چگالی، بلورینگی، جهت یافتگی، جرم مولکولی، درجه شبکهای شدن، دمای انتقال شیشهای و حجم آزاد پلیمر میباشد. نفوذ ناپذیری پلیمرها اختلاف زیادی با یکدیگر دارند و معمولاً برای بدست آوردن نفوذ پذیری مناسب، ترکیبی از این مواد بکار میروند ]3 و 4[.
ویژگیهای نفوذپذیری (بازدارندگی) پلیمرهای بسته بندی از نظر موارد زیر حائز اهمیت است:
- حفظ اتمسفر درون بسته: میوهها و سبزیها بعد از برداشت نیز به تنفس خود ادامه میدهند. تنفس میوهها با تغییرات بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی همراه است که تازهگی و ماندگاری آنها را کاهش میدهد. در بستهبندی با اتمسفر کنترل شده ترکیب گازهای داخل بسته را تغییر میدهند و معمولاً غلظت اکسیژن را کاهش و غلظت CO2 و N2 را بالا میبرند. این کار سبب میشود شدت تنفس کاهش یابد و همچنین فعالیت میکروبها و آنزیمهای اکسایشی نیز کم شود.
- جلوگیری از اکسایش ترکیبات مواد غذایی مانند ویتامینها و چربیها
- جلوگیری از جذب رطوبت از محیط یا از دست دادن آب به محیط
- جلوگیری از افت آروما و مواد طعمزای مواد غذایی
- جلوگیری از جذب بوهای نامطلوب از محیط
- جلوگیری از دست دادن دی اکسید کربن در نوشابههای گازدار
با توجه به اهمیت گازهای اکسیژن و دی اکسید کربن در نگهداری مواد غذایی، نفوذپذیری فیلمهای پلیمری نسبت به این گازها بسیار مورد توجه محققین بوده است ]3[. گازها، بخار آب و مواد محلول از دو طریق زیر میتوانند از فیلم پلیمری عبور کنند:
- منافذ و شکافهای ریز موجود در دیوارة پوشش پلیمری
- انتشار گاز از غشاء پلیمری: یک غشاء پلیمری از رشتههای مارپیچی در هم تنیده تشکیل شده است که بین این رشتهها، فضاهای خالی و حفرات وجود دارد. انتشار گاز و مواد دیگر، از طریق همین حفرات صورت میگیرد.
در میان پلیمرهای مورد استفاده برای بسته بندی، پلی الفین ها و به ویژه پلی اتیلن با چگالی پایین (LDPE) نفوذ پذیری بالاتری نسبت به گازها داراست که به غیر قطبی بودن این پلیمرها نسبت داده میشود. به عنوان مثال نفوذ پذیری LDPE به گاز دی اکسید کربن بیش از 100 برابر نفوذ پذیری PVC و در مورد گاز اکسیژن بیش از 60 برابر PVC است. همچنین نفوذ پذیری LDPE نسبت به اکثر گازها دو تا سه برابر نفوذ پذیری HDPE است. در نتیجه منطقی است که تغییرات ماده بسته بندی شده در LDPE از نرخ بیشتری برخوردار باشد[5].
این نفوذ پذیری بالا میتواند منشأ تغییرات نامطلوب دیگری در ماده غذایی بسته بندی شده باشد. به همین دلیل است که معمولاً پلی اتیلن به تنهایی برای بسته بندی اکثر مواد غذایی به کار نمیرود و در صنایع بستهبندی از ترکیب اتیل وینیل الکل (EVOH) که خواص بازدارندگی خوبی نسبت به گاز دارد و پلیاتیلن با چگالی کم که خواص بازدارندگی خوبی نسبت به بخار آب دارد و همچنین ویژگی درزبندی عالی دارد، استفاده میکنند.
بسته بندی یک ممانعت کننده بین ماده غذایی و محیط است که انتقال نور، حرارت، رطوبت و گازها و فعالیت میکرواورگانیسم ها و حشرات را کنترل میکند. در بسیاری از موارد برای ایجاد هماهنگی بین نیازهای نگهداری محصول و ماده بسته بندی لازم است از مواد بسته بندی مرکب استفاده شود، چرا که یک لایه بسته بندی قادر نیست مجموعه نیازهای مورد نظر را تأمین کند. از این رو بسته بندیهای جدید به تدریج جایگزین بسته بندیهای قدیمی شدهاند که یکی از آنها بسته بندیهای فعال است. یکی از خواص مطلوب که توسط این گونه بسته بندیها بوجود میآید، ممانعت کنندگی لایههای مختلف نسبت به اکسیژن، نور و رطوبت میباشد.
بسته بندیهای پلاستیکی مانند فیلمهای تک لایه و چند لایه، انواع بطریها و ظروف، قوطیهای آبمیوه و کنسرو و… از مواد پلاستیکی، نانو و زیست تخریب پذیر و جدیداً از پلیمرها و ترکیبات فعال تهیه میشوند. در کشورهای بزرگ برای موارد خاص از این بسته بندیهای فعال استفاده میشود.
در سالهای اخیر توجه به بسته بندی فعال در تولید مواد غذایی افزایش یافته است که این امر ناشی از این حقیقت است که این نوع بسته بندی در مقایسه با نوع مرسوم تنها مسئول در برگرفتن و محافظت ماده غذایی در برابر عوامل خارجی نیست، بلکه مزایای دیگری نیز خواهد داشت مانند کمک به افزایش ماندگاری ماده غذایی با استفاده از عوامل جاذب (رطوبت، اکسیژن و….)، عوامل آزاد کننده ترکیبات مختلف (اتانول، دی اکسید کلرو(…، گرم نمودن و سرد نمودن ماده غذایی و امکان تعیین ماندگاری مواد غذایی با استفاده از سنسورها و…که در ادامه به شرح مختصری از بسته بندیهای فعال میپردازیم.
- بسته بندی فعال در صنعت مواد غذایی
بسته بندی فعال یکی از مفاهیم جدید در بسته بندی مواد غذایی است که در پاسخ به تغییرات مداوم در درخواستهای مصرف کنندگان وگرایشات بازار توسعه یافته است. فناوریهای جدید در بسته بندی مواد غذایی در پاسخ به نیازهای مشتریان یا در راستای تولید صنعتی محصولات غذایی محافظت شده با روشهای ملایمتر، تازه، لذیذ و راحت با عمر انباری زیاد و کیفیت کنترل شده توسعه مییابند. یکی از ابداعات در زمینه بسته بندی مواد غذایی، بسته بندیهای فعال و هوشمند است که بر پایه واکنشهای متقابل آزادانه با غذا و محیط غذا پایهگذاری شده است[4, 5].
بسته بندی فعال نوعی از سیستمهای بسته بندی است که قادر به مهار (جذب) اکسیژن، جذب دیاکسید کربن، رطوبت، اتیلن، عطر، طعم و بو و همچنین انتشار دی اکسید کربن، اتانول، آنتی اکسیدان ها و یا دیگر انواع مواد نگهدارنده است. این نوع از بسته بندی توانایی کنترل دما و جبران تغییرات دما را دارد [5, 6].
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.