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 ] ۲[.
۲-۱۱- 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.
دانلود پایان نامه - مقاله - پروژه
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 ]۸۸[.
۲-۱۲- بسته بندی ضد میکروبی
سیستم بسته­بندی است که قادر به بازداری از فساد و جلوگیری از رشد میکرو ارگانیسم­های بیماری­زایی[۳] که آلوده­کننده مواد غذایی هستند، می­باشد. می­توان از طریق افزودن مواد ضد­میکروبی در سیستم بسته­بندی و یا به کارگیری پلیمرهای ضد­میکروبی که نیازمندی­های بسته­بندی مورد رضایت مصرف کننده را تامین کند، به عملکرد ضد­میکروبی جدیدی دست یافت. هنگامی­که سیستم بسته­بندی فعالیت ضد­میکروبی را القا می­ کند، سیستم بسته­بندی یا مواد بسته بندی بوسیله افزایش دوره تاخیری[۴] و کاهش سرعت رشد و یا کاهش تعداد میکرو ارگانیسم­های زنده، رشد میکروبی را محدود می­ کند و یا از رشد میکروبی جلوگیری می­ کند ]۷[.
۲-۱۲-۱- انواع بسته بندی های ضد میکروبی
بسته­ بندی­های ضد­ میکروبی را می­توان به انواع زیر طبقه ­بندی کرد :
قرار دادن کیسه­های کوچک (ساچت)[۵] حاوی مواد ضد­میکروبی فرار در داخل بسته­بندی
وارد کردن مستقیم مواد ضد­ میکروبی و غیر فرّار در داخل پلیمر بسته­بندی
پوشش­دادن یا جذب سطحی ماده ضد­میکروبی بر روی سطح پلیمر بسته­بندی
بی تحرک­کردن مواد ضد ­میکروبی بر روی پلیمر توسط پیوندهای­ کووالانسی
استفاده از پلیمرهایی که به صورت ذاتی ویژگی ضد­میکروبی دارند ]۵[.
۲-۱۲-۲- مزایای استفاده از بسته بندی های ضد میکروبی
در بسته­بندی­های ضد میکروبی انتشار مواد ضد میکروبی از ماتریکس پلیمر به سطح ماده غذایی به صورت آهسته و در زمان طولانی انجام می­گیرد و در نتیجه برای مدت طولانی غلظت زیادی از ماده ضد­میکروب در سطح فرآورده وجود خواهد داشت. مواد ضد­میکروبی از طریق کاهش سرعت رشد و طولانی کردن فاز تاخیری میکروارگانیسم­ها و یا غیر فعال ­کردن و نابودی میکروب­ها باعث افزایش ماندگاری فرآورده غذایی می­ شود ]۵[.
۲-۱۲-۳- معایب استفاده از بسته بندی های ضد میکروبی
ماده ضد میکروبی به سرعت از سطح ماده غذایی به داخل آن نفوذ می­ کند (منتشر می­ شود ) و در نتیجه خاصیت ضد میکروبی در سطح کاهش می­یابد. مواد ضد ­میکروبی باقی ­مانده در تماس با مواد فعال موجود در سطح خنثی می­شوند و میکروب­های آسیب دیده ممکن است دوباره فعال گردند. برای مثال ثابت شده است که امولیسفایرها و اسیدهای چرب با نایسین واکنش داده و خواص آن ­را کاهش می­ دهند ]۵[.
۲-۱۳- پلاستی سایزرها[۶]
فیلم ها و پوشش های خوراکی نیاز به کشش خوب و انعطاف پذیری، شکنندگی پایین، چقرمگی بالا برای جلوگیری از ترک خوردن در طول حمل و نقل و ذخیره سازی دارند بنابراین پلاستیسایزرها با وزن مولکولی پایین برای تغییر انعطاف پذیری فیلم های خوراکی به آن­ها افزوده میشود. سایز کوچک، قطبیت بالا گروه ­های قطبی در مولکول و فاصله بیشتر گروه ­های قطبی در مولکول­های پلایستسایزر سبب افزایش اثرات آن بر روی پلیمرها می­گردد. در واقع عملکرد آن­ها اینگونه است که با افزایش حجم آزاد یا کاهش جاذبه ذرات بین زنجیره های پلیمری مجاور سبب کاهش پیوند هیدروژنی بین زنجیره های پلیمر می­گردد ]۸۹[. بیشترین پلاستیسایزرهای استفاده شده پروپیلن گلایکول ]۹۷[، گلیسرول ]۸۹[، سوربیتول ]۴۴[، الیگوساکارید ]۲۰[، و آب هستند. در نهایت به این نتیجه می­رسیم که افزودن پلاستیسایزرها سبب تغییرات قابل توجه ای در خواص مانعی از فیلم ها به عنوان مثال افزایش نفوذپذی فیلم به گازها، کاهش توانایی فیلم در جذب آب و کاهش استحکام کش ] ۳۴و ۳۸[. به عنوان یک قانون کلی می توان بیان نمود:با افزایش پلاس سایزرها به فیلم های غذایی، قابلیت نفوذ پذیری تا حد قابل توجهی افزایش یافته و باعث پیوند هیدروژنی بین زنجیره­های پلیمری کاهش یافته و در عین حال حجم مولکولی افزایش می یابد که منجر به افزایش قابلیت انعطاف پذیری فیلم می­ شود ]۸۷[.
تالجا[۷] 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 ]۹۲[.
بنابه گزارش ( گیلبرت[۸] و همکاران، ۱۹۹۶)، افزودن پلاستیسایزر با کاهش پیوندهای درون مولکولی بین زنجیره های پلیمر، خواص فیلم را اصلاح کره و WVP را افزایش می دهد. علیرغم این یافته فیلم های دارای فروکتوز و سوربیتولWVP کمتری را نسبت به فیلم های 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 ]۳۷[.
۲-۱۴- روش­های تولید فیلم
به طورکلی فیلم­های خوراکی از محلول ها یا دیسپرسیون های ترکیبات فیلم­ساز پدید می آیند ]۵۰[. 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 ]۷۰[. تولید فیلم مستلزم وجود دست کم یک ترکیب پلیمری است که قادر به ایجاد ساختار شبکه­ ای با استحکام و پیوستگی کافی باشد ]۶۹[. در ارتباط با تولید فیلم های خوراکی نکات و ظرایف فراوانی وجود دارند که هر یک بر خواص نهایی فیلم های 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 روی یکدیگریا مخلوط شدن اجزاء)، جزئیات مربوط به خواص شیمیایی هر یک از اجزای فیلم ساز، حضور الکترولیت ها و روش تولید فیلم اشاره داشت ]۵۴[. 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 خشکمی 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 ]۴۸[.
۲-۱۵- ارزیابی خواص فیلم های خوراکی
۲-۱۵-۱- 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 ]۳۰[. 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 ] ۱۲[. 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 ]۱۳[. 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 ] ۱۴[ .
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 نفوذ پذیری 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 ]۹۱[.
جییوآگو [۹]و همکاران در سال ۲۰۰۹بیان داشتند، در فیلم بر پایه نشاسته نخود با پلاستیسایزر گلیسرول (GPS) با پر کننده اکسید روی به همراه۴۰% کربوکسی متیل سلولز ZnO-CMC))، WVPدر فیلم های کامپوزیت Zno-CMC/GPS با افزایش محتوی Zno-CMCکاهش معنی داری پیدا می کند که نشان دهنده این­موضوع است­که­مقاومت در­برابر­آب در­کامپوزیت بهتر­از ماتریکس­خالص­است] ۴۵[.
لی[۱۰] و همکاران در سال ۲۰۱۰ نشان دادند کهWVPدر فیلم هایPVC با فزایش مقدار نانو ذرات اکسید روی کاهش قابل توجه ای دارد (۰۵/۰ > P)، بنابراین فیلم­های پوشیده شده با نانو ذرات اکسید روی می­توانند مولکول آب بیشتری در سیستم بسته بندی نگه دارند و در نتیجه عمر مفید برخی مواد غذایی مانند میوه ها و سیبزیجات را به تاخیر می اندازد. این محققین بیان کردند که ضعف اصلی فیلم های خوراکیWVTR بالای آن­هاست که در این تحقیق مشخص شد که نرخ انتقال رطوبت نسبی و اکسیژن در بسته بندی های نانو کاهش یافت در مقایسه با بسته بندی های طبیعی در نتیجه فیلم های پوشش داده شده با نانو اکسید روی پتانسیل خوبی برای بسته بندی مواد غذایی است ]۵۷[.
طی تحقیقات برودی[۱۱] در سال ۲۰۰۶ نشان داده شد که نانو کامپزیت هایCNTs با PLA تا ۲۰۰ درصد سرعت انتقال بخار آب را بهتر از PLA خالص افزایش می­دهد ]۲۴[.
۲-۱۵-۲- خواص مکانیکی
به طور معمول، مقاومت مکانیکی فیلم های هیدروکلوئیدی بر اساس سه پارامتر مورد بررسی قرار می­گیرد: استحکام کششی (TS) مدول یانگ (Y)و درصد افزایش طول در نقطه شکست (E).قدرت کشش، خواص ازیاد طول،مدول یانگ توسط منحنی استرس–استرین (تنش-کرنش) توسط انجمن مواد و آزمایش آمریکا (ASTM ) تعریف شده است.
خواص مکانیکی فیلم­ها به نیروهای بین­­ مولکولی زنجیره­های پلیمری سازنده آن­ها، نسبت ترکیبات سازنده افزودنی­های اضافه ­شده ­در شرایط محیطی بستگی دارد ]۵۳[.
مهم­ترین شاخص­ های سنجش خواص مکانیکی عبارتند از:
استحکام کششی(TS)، بیشترین نیرویی که سبب کسیختگی جسم می­ شود تقسیم بر سطح مقطع جسم را گویند. نشان دهنده قدرت کششی یا فشاری آن جسم است و یا نشان دهنده مقاومت جسم است.

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...