منبع پایان نامه درباره نفوذپذیری، مواد غذایی، مدل پیش بینی، دی اکسید کربن

دانلود پایان نامه

ت اسانس تأثیر پذیرفته و تغییر معنیداری به ویژه در میزان نفوذپذیری به بخار آب در هیچ یک از سه غلظت به کار رفته مشاهده نشد (زینوویادوا و همکاران، 2009)35.
در بررسی دیگری فیلم های تهیه شده از پوره سیب و آلژینات حاوی اسانس گیاهان پونه کوهی، دارچین و علف لیمو مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد افزودن این ترکیبات گیاهی کاهش معنیداری بر مقاومت کششی فیلم های تهیه شده داشته که این تأثیر در فیلم های حاوی اسانس پونه کوهی بیشتر بوده است. درصد کشش پذیری نیز با افزودن این ترکیبات افزایش پیدا کرده است (روجاس گرو و همکاران36، 2007).
در تحقیق دیگری ویژگی های مکانیکی و فرآیند بخار آب در مقداری از مخلوط های فیلم خوراکی نشاسته کاساوا بررسی شد و از مخلوط های گلیسرول و پلی اتیلن گلایکول به عنوان پلاستی سایزر و گلوتارآلدهید به عنوان عامل اتصال دهنده استفاده شد تا خواص مکانیکی و انتقال بخار آب را در فیلم ها تعیین کند. عمل پلاستیسایزی، پلی اتیلن گلایکول از طریق چندی بیش از 5/0 گرم گلوتارآلدهید متوقف و محدود شد. مدل پیش بینی نشان میدهد که مخلوط فرمولبندی شده با پلی اتیلن گلایکول تا 3/0 گرم بیشتر کشیده میشود. فیلم های ساخته شده با سطوح بالاتر از 5/0 گرم گلوتارآلدهید باعث نفوذپذیری کمتر آب می شود که ناشی از اثرات اتصال دهنده است. فیلمهای به دست آمده از نشاسته کاساوا که توسط مخلوط مورد نظر ساخته شد، از نظر انعطاف پذیری و نفوذپذیری کمتر در مقابل آب عملکرد بهتری دارد و قابلیت استفاده به عنوان فیلم خوراکی رادارد (پارا و همکاران، 2004)37.
در پژوهش دیگری اثرات ژلاتین و کربوکسی متیل سلولز بر نفوذپذیری بخار آب و خط همدایی جذب سطحی در فیلم های نشاسته کاساوا را مورد بررسی قرار گرفت. اضافه کردن ژلاتین یا کربوکسی متیل سلولز به فیلم های نشاسته کاساوا هیچ اثری بر روی نفوذپذیری بخار آب تمام فیلمها ندارد. مقدار نفوذپذیری بخار آب فیلم های نشاسته کاساوا حاوی ژلاتین بیشتر از فیلمهای مخلوط نشاسته کاساوا و کربوکسی متیل سلولز بود. نفوذپذیری بخار آب فیلمهای کاساوا با افزایش مقدار ژلاتین به مقدار بیش از 30% افزایش یافت. مخلوط های فیلم کاساوا و کربوکسی متیل سلولز نسبت به فیلم های ژلاتینی نشاستهای دارای جذب سطحی بالاتری بودند. افزایش ژلاتین و مقدار کربوکسی متیل سلولز باعث افزایش مقدار آب در فیلمهای تک لایه شد. نفوذپذیری آب تمام فیلمهای کاساوا وقتی میزان رطوبت از 33 به 54 افزایش مییابد، زیادتر می شود. فیلم های کاساوا دارای ژلاتین و کربوکسی متیل سلولز توانایی جذب سطحی بالاتری را برای آب به نسبت فیلمهای شاهد دارند. علاوه بر این فیلمهای کاساوا دارای ژلاتین یا فاقد ژلاتین از پتانسیل بالاتری برای استفاده شدن به عنوان بستههای خوراکی و زیستی با نفوذپذیری بخار آب متوسط برخوردارند. ممکن است خواص ممانعتی آب این فیلمها با پوشاندن آنها یا مخلوط کردن آنها با پلیمرهای زسیتی آبگریز بهبود یابد (ویرونگرونگ و همکاران، 2009)38.
در بررسی دیگر اثر فیلم سازها و سوربات پتاسیم بر ویژگی های فیزیکی فیلم های خوراکی نشاسته کاساوا ارزیابی شد. وجود سوربات پتاسیم در فیلم ها، میزان حل شدن آنها، رنگ و کاهش درجه کریستالی شدن خواص مکانیکی آنها را تحت تأثیر قرار میدهد. میتوان دید که ژلاتینی کردن به مدت طولانی و نرخ خشک کردن کند منجر به ایجاد یک شبکه میشود که بلوری شدن آن بیشتر و نفوذپذیری بخار آب کمتری دارد. وقتی سیستم نشاسته با استفاده از حرارت دهی سریع و خشک کردن کند ژلاتینی میگردد بخار شدن سریع آب، باعث ایجاد ماتریکس های بسیار بی نظم میگردد که مقدار رطوبت بالاتری داشته و بازدارندگی آن در مقابل آب کم است. این روش به صورت بسیار مؤثری از تجزیه سوربات پتاسیم و قهوهای شدن جلوگیری مینماید. بنابراین استفاده از این روش، برای تولید فیلمهایی با پایداری ضد میکروبی مناسب و مشتری پسند بسیار مناسب است (سیلویا فلورس و همکاران، 2006)39.

فیلم ها
از دهه 80 میلادی به فیلم های خوراکی توجه بیشتری شده است زیرا زیست تخریب پذیری و ویژگی ممانعت کنندگی بالای آنها در برابر گازها، مواد معطر، میکروارگانیسمها و چربیها به ویژه در رطوبت های نسبی پایین به حفظ کیفیت و افزایش زمان ماندگاری محصول منجر می شود (پیترسون و همکاران، 1999)40.

2-3-1- تعریف فیلم و پوشش خوراکی
در واقع فیلم های خوراکی یک لایه نازکی از مواد خوراکی هستند که روی سطح مواد غذایی قرار گرفته و به عنوان محافظ آن عمل میکنند و یا این که در بین اجزای غذایی قرار گرفته تا آنها جدای از همدیگر نگه دارد. همچنین این فیلمها به صورت لفاف در آمده و می توانند اجزاء حساس نظیر ویتامینها، آنتی اکسیدانها، رنگها و اسانسها را در خود جای داده و به مخلوط ماده غذایی اضافه کنند (پین41، 2001). فیلم خوراکی به عنوان یک جایگزین ولایههای طبیعی مستحکم به منظور جلوگیری از دست دادن رطوبت است و اجازه عبور انتخابی را برای کنترل تغییرات گازهایی مهم مثل اکسیژن و دی اکسید کربن و اتیلن که در فرآیند تنفس نقش دارند را میدهد. فیلم یا پوشش میتواند سطح سترون را فراهم کند و از دست رفتن ترکیبات مهم جلوگیری میکند و ضخامت آن کمتر از 3/0 میلی متر یا 01/0 اینچ است. فیلمها و ورقههای خوراکی قبل از کاربرد در بستهبندی ماده غذایی به صورت لایهای نازک تولید میشوند و بعد همانند پلیمرهای سنتزی برای بسته بندی به کار می روند (لابوزا وهمکاران42، 1988).
فیلم خوراکی در اثر گست
ردن محلول فیلم ساز روی یک سطح و خشک کردن آن پدید میآیند. پوشش خوراکی در اثر غوطه ور کردن مواد غذایی در محلول فیلم ساز یا پاشیدن (اسپری کردن) محلول سازنده بر سطح آن ایجاد میشود. استفاده از شیوه غوطهوری بهتر از افشانی است زیرا به ایجاد پوشش یکنواخت میانجامد. در مورد فیلمهای خوراکی دو اصل وجود دارد، اول این که بایستی از نظر FDA به صورت GRAS شناخته شود و از نظر خوراکی ایمن و مطمئن باشد و دوم اینکه بایستی از یک پلیمر تشکیل شده باشد (کلاهورست43، 1999).

کاربردهای فیلم خوراکی
فیلمها و پوششهای خوراکی برای حذف بستهبندیهای غیرخوراکی استفاده نمیشوند بلکه به همراه بستهبندیهای مرسوم به بهبود کیفیت و ماندگاری کمک میکنند و تعداد لایههای بستهبندی را کاهش میدهند و پس از آن که بسته باز شد حفاظت از غذا را ادامه میدهند (قنبرزاده و همکاران، 1388).

تولید فیلم نشاسته
فیلم نشاسته توسط دو روش زیر قابل تولید است:
روش کاستینگ44
روش ترمو پلاستیک45(اکستروژن46 دمشی یا غلتکی)
2-5-1- روش کاستینگ(روش حلال)
نشاسته در حالت طبیعی داخل گرانولهایی مجزا از هم میباشد. بنابراین برای اینکه بیوپلیمرهای آمیلوز47 و آمیلو پکتین48 قابلیت پلیمریزاسیون و تشکیل فیلم پیدا کنند لازم است که این ماکرومولکولها از داخل گرانولها آزاد گردند. برای این منظور، بایستی نشاسته ژلاتینه شود در واقع، در فرآیند ژلاتینه شدن، گرانولهای نشاسته در حضور آب متلاشی شده و زنجیرهای آمیلوز و آمیلوپکتین از داخل آنها آزاد میگردند. گرانولهای نیمه کریستالی نشاسته در دمای اتاق نسبت به انحلال در آب از خود مقاومت نشان میدهند. هنگامی که دیسپرسیون نشاسته در آب حرارت داده میشود و سپس سرد میشود، بسته به دما و زمان حرارت دهی چهار مرحله زیر تشخیص داده میشود (قنبرزاده و همکاران، 1388).
ژلاتینه شدن، خمیری شدن، ترکیدن گرانولها و رتروگراداسیون49.

2-5-1-1- ژلاتینه شدن
گرانولهای نشاسته در آب سرد نامحلول میباشند و آب کمی جذب میکنند. حرارت دادن مخلوط گرانولها و آب، موجب شکسته شدن پیوندهای هیدروژنی نشاسته–نشاسته وایجاد پیوندهای نشاسته–آب دردمای ژلاتینیزاسیون50 میشود و در نتیجه آبگیری تسریع مییابد و آب به داخل گرانولها نفوذ میکند و موجب تورم برگشت پذیر گرانولها میشود (قابل برگشت با سرد کردن و خشک کردن)، در مرحله ژلاتینه شدن افزایش ویسکوزیته محلول ناچیز است ولی افزایش آبگیری از نشاسته را میتوان از روی کاهش شکست دوگانه نور زیر میکروسکوپ نوری پلاریزه تشخیص داد. کریستالی بودن ساختار میسلهای نشاسته موجب شکست دو گانه نور میشود. جذب آب موجب تبدیل شکل کریستالی به آمورف و کاهش شکست دو گانه نور میشود (قنبرزاده و همکاران، 1388).

2-5-1-2- خمیری شدن
گذشت زمان و افزایش دمای سوسپانسیون نشاسته موجب افزایش آبگیری و تورم برگشت ناپذیر گرانولها در دمای خمیری شدن و افزایش یکباره ویسکوزیته میگردد. در مرحله خمیری شدن، بخشی از مولکولهای نشاسته (به ویژه آمیلوز) از داخل گرانولها به فضای بین گرانولها وارد میشود و ماتریکس بین گرانولی تشکیل میدهد که این ماتریکس باعث افزایش شدید ویسکوزیته میشود. هر چقدر اندازه گرانولها بزرگتر باشد زمان و دمای ژلاتینه شدن و خمیری شدن پایینتر خواهد بود. گرانولهای بزرگتر، پیک ویسکوزیته بالاتری را ایجاد میکنند. برای مثال سیب زمینی دارای دمای ژلاتینه شدن و خمیری شدن کمتر و پیک ویسکوزیته بالاتری نسبت به نشاسته غلات میباشد. همچنین، هر چقدر نسبت آمیلوز کمتر باشد دمای ژلاتینه و خمیری شدن کمتر خواهد بود. دماهای خمیری شدن ذرت مومی (بدون آمیلوز) و ذرت نشاستهای (با آمیلوز بالا) به ترتیب ℃ 65 و ℃ 86 میباشند (قنبرزاده و همکاران، 1388).

2-5-1-3-ترکیدن گرانولها
ادامه حرارت دهی و آبگیری موجب ترکیدن گرانولها و کاهش ویسکوزیته میشود به هم زدن دیسپرسیون (اعمال برش) و پایین بودن pH موجب ترکیدن سریعتر میگردد (قنبرزاده و همکاران، 1388).

2-5-1-4- رتروگراداسیون نشاسته
سرد کردن دیسپرسیون نشاسته در آب موجب تشکیل پیوندهای هیدروژنی نشاسته –نشاسته و کاهش پیوندهای هیدروژنی آب– نشاسته میگردد. خطی بودن زنجیرهای آمیلوز موجب ممانعت فضایی کمتر، تحرک و نزدیک شدن بیشتر زنجیرها و تشکیل سریعتر پیوندهای هیدروژنی نسبت به زنجیرهای آمیلوپکتین میشود. اگر محلول نشاسته، غلیظ و سرعت سرد کردن بالا باشد پیوندهای هیدروژنی در نقاط محدود تشکیل میشوند و آب را گیر انداخته و شبکه ژلی تشکیل میدهند (رتروگراده نمیشوند). رقیق بودن محلول نشاسته و یا سرد کردن آرام محلول غلیظ نشاسته، موجب تشکیل پیوندهای هیدروژنی در نقاط زیاد و در نتیجه تبدیل شکل آمورف به شکل کریستالی میشود (رتروگراداسیون) (قنبرزاده و همکاران، 1388).
نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین بالاتر موجب رتروگراداسیون سریعتر میشود برای مثال نشاسته سیب زمینی دیرتر از نشاسته گندم رتروگراده میگردد. حرارت دادن، مرحله اساسی در تولید فیلم نشاسته محسوب میشود. در روش کاستینگ پس از تهیه محلول تشکیل دهنده فیلم (5-1% w/w نشاسته در آب)، آن را تا بالای دمای ژلاتینه شدن حرارت میدهند (معمولا ℃ 90 به مدت30 دقیقه)، سپس آن را خنک میکنند و بر روی سطح نچسب تفلونی پخش میکنند با خشک کردن در دمای حدود ℃60 به مدت 24 ساعت فیلمی یکنواخت تولید میشود که میتوان به راحتی آن را از سطح جدا کرد (قنبرزاده و همکاران، 1388).

روش ترمو پلاستیک (اکستروژن دمشی یا غلتکی)
در این روش نشاسته در عدم حضور آب (یا مقادیر پایین آب) و در حضور نرمکنندههای غیر فرار (عمدتاً گلیسرول) در داخل اکسترودر و تحت فرآیندهای مکانیکی و حرارتی به نشاسته ترموپلاستیک تبدیل میشود که قابلیت شکل پذیری توسط حرارت را دارد و میتوان از آن در تولید انواع مواد بستهبندی از جمله فیلمها استفاده کرد در واقع در این روش برای ژلاتینه شدن نشاسته از حرارت و تنشهای مکانیکی استفاده میشود. فیلمهای حاصل از روش ترموپلاستیک خواص مکانیکی بهتری از فیلمهای حاصل از روش کاستینگ خواهد داشت (قنبرزاده و همکاران، 1388).

معرفی نشاسته و سیب زمینی
2-6-1- معرفی نشاسته
نشاسته یک جزء غذایی عمده است و یک کربوهیدرات تجزیهپذیر که از هزاران واحد گلوکز51 ساخته شده است. نشاسته دربرگیرنده زنجیرههای خطی و شاخهدار مولکولهای گلوکز است که آمیلوز و آمیلوپکتین نامیده میشوند. آمیلوز که یک حالت خطی نشاسته است مسئول شکل گیری فیلمهای قوی است. پیوندهای فیزیکی در شبکه ماکرو مولکولی نشاسته بیشتر براساس آمیلوز هستند و بر خصوصیات مکانیکی فیلمها تاثیر میگذارند از سوی دیگر، ساختار شاخهدار آمیلوپکتین عموماً باعث ایجاد فیلمهایی میشود که شکننده هستند( فزیلاه و همکاران52، 2011).
نشاسته ترکیبی از دو پلیمر است: آمیلوز، یک اتصال خطی (4→ 1) از glucan–D–α و آمیلوپکتین، یک مولکول پرشاخه که از شاخه های کوچک (4 → 1) glucan–D–α و پیوند α (6 → 1) در اتصالات تشکیل شده است. طول زنجیره آمیلوز حدود 6000 واحدD – گلوکو پیرانوز، با وزن مولکولی بین 600000 – 150000 دالتون است. آمیلوپکتین، برعکس بسیار پرشاخه است. به طور میانگین 26-17 شاخه، باواحدهایD – گلوکوزیل جداشده از پیوندهای (6 → 1) α است. اندازه مولکولی آمیلوپکتین بزرگتر از آن است که به طور دقیق مشخص شود ولی مطالعات پراکنش نور حدود 106D – گلوکوزیل در هر مولکول را نشان داد که آمیلوپکتین را یکی از بزرگترین ماکرومولکولهای موجود در طبیعت میکنند. همه نشاستهها از این دو ترکیب ساخته شدهاند. نسبت آنها در نمونههای نشاسته معمولاً 20 به 80 آمیلوز به آمیلوپکتین است (یقبانی و محمدزاده، 1384 ؛ قنبرزاده و همکاران، 1388).
نشاسته که به وفور در طبیعت یافت میشود، به دلیل قیمت پائین، قابلیت تجدید شوندگی و بازیافت زیستی، یکی از مواد خام جذاب و مورد علاقه برای استفاده در بستهبندی های خوراکی محسوب میگردد. علاوه بر این حساسیتزا نبوده و به دلیل دارا بودن ویژگیهای مکانیکی و مقاومت در برابر نفوذ گازها، امکان به کارگیری و استفاده از آن در صنایع غذایی وجود دارد (الماسی و همکاران، 1388؛ جوانمرد و همکاران، 1385).
نشاسته به دلیل ماهیت پلیمری قابلیت فیلم سازی دارد به علاوه، به دلیل قیمت مناسب و در دسترس بودن توجه زیادی به آن میشود یکی از معایب فیلمهای نشاسته، مقاومت پایین آنها به رطوبت است برای حل این مشکل میتوان از چربیها یا پلیمرهای زیست تخریب پذیر مقاوم به رطوبت استفاده کرد، برای بهبود ویژگیهای فیلمهای نشاسته به ویژه خصوصیات کششی آنها میتوان از هیدروکلوئیدها در ترکیب آنها استفاده کرد (فاضل و همکاران، 1390).

2-6-2- معرفی سیب زمینی
سیبزمینی از جنس سولانوم53 و خانواده سولاناسه54، تنها عضوی است که اهمیت برجستهای از نظر کشاورزی دارد به طوری که بعد از غلات منبع اصلی کربوهیدرات را تشکیل میدهد. نشاسته ترکیب اصلی و مهم سیب زمینی میباشد که 17 تا 21 درصد از وزن تازه سیب زمینی و حدود

دیدگاهتان را بنویسید