با عنوان :  بررسي اثر نانوذرات خاك رس و دي اكسيد سيليكون

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.

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

دانشگاه آزاد اسلامي

واحد دامغان

دانشكده کشاورزی

پايان نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد در رشته علوم و صنايع غذايي

گرايش : تكنولوژي مواد غذايي

 عنوان

بررسي اثر نانوذرات خاك رس و دي اكسيد سيليكون بر خواص مكانيكي ، فيزيكوشيميايي و نمودار تعادلي رطوبت فيلم هاي نشاسته سيب زميني

استاد راهنما :

آقاي دكتر عبدالرضا محمدي نافچي

استاد مشاور :

آقاي دكتر حبيب اله ميرزائي

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)

چكيده

نشاسته که به وفور در طبیعت پیدا نمود می گردد به دلیل قیمت پایین، قابلیت تجدید شوندگی ، دارا بودن ویژگی های مکانیکی و مقاومت در برابر نفوذ گاز ها یکی از مواد خام جذاب برای بهره گیری در بسته بندی های مواد خوراکی به شمار می رود. یکی از معایب اصلی بایوپلیمرها آب دوستی آن ها می­باشد که بهره گیری از آن ها را در صنعت بسته بندی محدود کرده می باشد. بهره گیری از فناوری نانو در زمینه علم پلیمر به تولید پلیمر های نانو بایو کامپوزیت منجرشده می باشد، این نانو بایو کامپوزیت ها زیست تخریب پذیر هستند ضمن این که خواص کاربردی مطلوبی از خود نشان می دهند. در این پژوهش اثر نانو دی اکسید سیلیکون و نانو خاک رس بر خواص مکانیکی، فیزیکو شیمیایی و نمودار تعادلی رطوبت فیلم های نشاسته سیب زمینی مورد مطالعه قرار گرفت. در این پژوهش فیلم نشاسته ای بر مبنای نشاسته سیب زمینی و افزودن پلاستی سایزر سوربیتول / گلیسرول به نسبت وزنی 3 به 1 به روش کاستینگ تهیه گردید. دی اکسید سیلیکون و نانو خاک رس با غلظت های 0، 1، 2، 3، 5% به فیلم ها قبل از کاستینگ اضافه شده و به کمک امواج اولترا سونیک در فیلم ها یکنواخت شده و فیلم ها در شرایط کنترل شده خشک شدند. خواص فیزیکو شیمیایی شامل میزان جذب آب یا WAC[1]، عبور دهی نسبت به بخار آب یا WVP[2] و خواص مکانیکی برای فیلم ها اندازه گیری گردید.

هم چنین نمودار جذب تعادلی برای نانو بایو کامپوزیت ها نیز تعیین گردید. نتایج نشان داد که افزودن نانو ذرات دی اکسید سیلیکون و نانو خاک رس میزان جذب آب و نفوذ پذیری نسبت به بخار آب را به گونه معنی داری (05/0 P<) کاهش می دهد. هم چنین نمودار جذب تعادلی فیلم های محتوی نانو ذرات دی اکسید سیلیکون به گونه معنی داری پایین تر از فیلم های فاقد نانو ذرات قرار گرفت که حاکی از کاهش آب دوستی نانو بایو کامپوزیت می باشد. لذا افزودن ذرات نانو دی اکسید سیلیکون علاوه بر بهبود خواص اساسی فیلم های بایو پلیمری به آب گریزی آن ها نیز کمک می نماید.

 1-1پیش زمینه

در گروه مواد تجدید شدنی بر پایه ی مواد پلیمری زیست تخریب پذیر، نشاسته یکی از قابل توجه ترین مواد بود به دلیل این که به آسانی در دسترس می باشد ومی تواند محصولات نهایی موثری ایجاد کند. نشاسته فرم اصلی کربوهیدرات در گیاهان می باشد. نشاسته یک پلیمر نیمه بلورین تشکیل شده از یک مخلوطی از آمیلوز یک پلی ساکارید خطی وآمیلوپکتین یک پلی ساکارید منشعب می­باشد. نسبت مقدار آمیلوز و آمیلوپکتین به منبع گیاهی بستگی دارد. در کاربرد های بسته بندی، مواد برپایه نشاسته ، به دلیل زیست تخریب پذیری، به گونه گسترده در دسترس بودن و هزینه ی کم مورد توجه زیاد واقع شده اند( زپا[3] و همکاران، 2008)

نشاسته پلیمری از مولکول­های گلوکز می باشد. این ماده در بافت های گیاهی به صورت دانه های جدا از هم یا گرانول هست که قطر آن­ها از2 تا100 میکرون متغیراست. گرانول­ها به لحاظ شکل ممکن می باشد به صورت­های کروی، بیضی و یا چند وجهی باشند که با میکروسکوپ قابل مطالعه هستند. این گرانول­ها اکثراً دارای یک مبدا مرکزی موسوم به هیلام می­باشند که اغلب توسط حلقه های متحد المرکزی احاطه شده اند. مهم ترین منبع تهیه نشاسته، ذرت می باشد اما نشاسته گندم، برنج، سیب زمینی، کاساوا و ساگو نیز تولید و به بازار عرضه می­گردد. دراین میان بزرگ ترین گرانول­ها مربوط به سیب زمینی و کوچک ترین آن­ها متعلق به برنج می باشد. نشاسته از دو قسمت یا دو نوع مولکول پلیمری تشکیل شده می باشد. یک قسمت به صورت خطی وفاقد انشعاب موسوم به آمیلوز می باشد و قسمت دیگر که دارای انشعاب می­باشد آمیلو پکتین نام دارد(فاطمی، 1384),

نشاسته ترکیب اصلی و مهم سیب زمینی می باشد که 17 تا21 درصد ازوزن تازه سیب زمینی و حدود 80 درصد ماده خشک آن راتشکیل می­دهد. نشاسته به عنوان اندوخته ی غذایی بسیاری از گیاهان به شمار می رود.(یقبانی، 1387)

فناوری نانو به دلیل تعامل نزدیکی که با سایر رشته­های علوم دارد به سرعت در حال گسترش می باشد و در این علم پلیمر را نیز از مزایای خود بی بهره نگذاشته می باشد. بهره گیری از فناوری نانو در زمینه­ی علم پلیمر به تولید پلیمر های نانو کامپوزیت منجر شده می باشد. نانوکامپوزیت ها پلیمر هایی هستند که درآن­ها از ترکیبات آلی یا غیر آلی مختلفی که دارای اشکال مختلف صفحه ای، کروی و یا به صورت ذرات ریز بوده واندازه ای در حد ابعاد نانو دارند به عنوان فیلر یا پرکننده بهره گیری می­گردد. فیلم­های حاصل از ترکیب نانو مواد و بیوپلیمرها و یا به اصطلاح نانوکامپوزیت­های بیوپلیمری خواص کاربردی مطلوبتری از خود نشان می­دهند که مهم­ترین آن­ها افزایش مقاومت مکانیکی و کاهش نفوذپذیری نسبت به بخار آب می­باشد. افزایش بازدارندگی در برابر نفوذ گازها، افزایش کارایی فیلم در بهره گیری به عنوان بسته بندی فعال، افزایش مقاومت حرارتی ماده بسته بندی و ایجاد شفافیت و بهبود خواص ظاهری فیلم از دیگر مزایای نانوکامپوزیت های بیوپلیمری می باشد.(قنبرزاده، 1388).

نانو رس­ها مهم ترین و پر کاربردترین موادی هستند که در تولید نانو کامپوزیت­های بیو پلیمری مورد بهره گیری قرار می گیرند. این دسته از نانو مواد نسبت به سایر مواد دارای دو ویژگی منحصر به فرد هستند که باعث گسترش بهره گیری از آن ها در تولید نانو کامپوزیت­ها گردیده می باشد: توانایی نانو رس­ها درپخش شدن به صورت لایه های مجزا از هم و قابلیت تغییر در خواص سطحی این مواد و ایجاد سازگاری با انواع پلیمرها و بیو پلیمرها. تولید آسان تر و در نتیجه قیمت پایین تر، دسترسی آسان تر و سازگاری بیشتر با بیو پلیمرها مانند دلایلی می باشد که باعث افزایش در نظر داشتن بهره گیری از نانو رس ها در تولید نانو کامپوزیت های بیوپلیمری شده می باشد.(قنبرزاده، 1388)

ترکیب شیمیایی سیلیکون دی اکساید که به عنوان سیلیکا شناخته می گردد یک اکسید سیلیکون با فرمول شیمیاییSiO2 می باشد. اکسید سیلیس از قدیم به دلیل سختی اش شناخته شده می باشد. سیلیس معمولا در طبیعت به صورتsandy (شنی)، کوارتز، کریستالی (جامد)، بخار سیلیس، سیلیس کلوییدی، ژل سیلیس و آیروژل می باشد. سیلیس اصولا در تولید شیشه برای پنجره ها، شیشه نوشیدنی ها و … به کار می­رود. بیشتر فیبر های نوری در زمینه ارتباطات از سیلیس ساخته می شوند. سیلیس یک افزودنی رایج درتولید مواد غذایی می باشد که اصولا به عنوان یک عامل جاری شدن در موادغذایی­پودری،­یابرای جذب آب درکاربرد های هیگروسکوپیک(نمک گیری)بهره گیری می گردد. سیلیکون جزء اولیه خاکستر سبوس برنج می باشد که برای مثال در تصفیه کردن و هم چنین ساخت سیمان بهره گیری می گردد.( ویکی پدیا)

1-2 اهمیت موضوع

نشاسته های دارای خواص عملکردی مانند نشاسته سیب زمینی، متقاضی زیادی در صنایع مختلف به ویژه صنایع غذایی دارند. در ایران تنها ذرت و گندم جهت تهیه ی نشاسته مصرف می شوند. با در نظر داشتن این که این دو محصول مصارف مهم تری در مقایسه با استخراج نشاسته دارند، لذا می­توان انتظار داشت که منبع مناسبی برای تولید نشاسته نباشند و سیب زمینی به علت های زیر می­تواند به عنوان جایگزینی برای آن مطرح گردد:

1.امکان افزایش تولید با بهره گیری از بذور سالم و کشت مکانیزه

2.وجود امکانات و شرایط اقلیمی و جغرافیایی کشور برای افزایش سطح زیر کشت و تولید در تمام ایام سال

3.مزیت نسبی از نظر میزان استحصال نشاسته از واحد سطح

اگر چه هزینه تولید نشاسته در سیب زمینی بالاتر از سایر منابع می باشد لیکن خواص عملکردی آن ممکن می باشد مصرف آن را در محصولات خاصی توجیه سازد.(یقبانی، 1387)

نشاسته سیب زمینی به گونه ذاتی چندین خصوصیت مطلوب دارد که به مقصود بهبود و افزایش پایداری و سفتی ژل ها در بعضی مواد غذایی، به عنوان یک جزء مهم و اساسی بر نشاسته ذرت، گندم و سایر نشاسته ها ترجیح داده می گردد. به علاوه در مقایسه با سایر نشاسته ها قدرت تورم و قدرت باند شدن بالایی از خود نشان می دهد در حالی که دمای ژلاتینه شدن پایینی دارد. (یقبانی، 1387)

بیو پلیمر ها نسبت به پلیمر های سنتزی دارای مزایایی هستند که مهم ترین آن ها زیست تخریب پذیری و تجدید پذیری این مواد می باشد. بازدارندگی بیو پلیمر ها نسبت به گاز ها باعث افزایش ماندگاری محصولات تازه مثل میوه هاوسبزی ها می گردد. بازدارندگی نسبت به ترکیبات فرار و روغن ها به حفظ کیفیت مواد غذایی در طول عرضه و نگهداری کمک می کند. به علاوه بیو پلیمر ها ترکیبات مناسبی برای حمل انواع مواد افزودنی و ضد میکروبی به حساب می آیند که با آزاد سازی کنترل شده این ترکیبات قادرند سرعت انواع فساد های میکروبی و شیمیایی را در مواد غذایی کاهش دهند. اما با این تفاصیل خواص مکانیکی ضعیف و نفوذ پذیری بالا نسبت به بخارآب دو عیب اصلی بیو پلیمر ها به شمار می رود که با ورود فناوری نانو به این عرصه این معضلات نیز برطرف شدند. فیلم های حاصل از ترکیب نانو مواد و بیو پلیمر ها و یا به اصطلاح نانو کامپوزیت های بیو پلیمری خواص کاربردی مطلوب تری از خود نشان می­دهند که مهم ترین آن ها افزایش مقاومت مکانیکی و کاهش نفوذ پذیری نسبت به بخارآب می باشد. افزایش بازدارندگی در برابر نفوذ گازها، افزایش کارایی فیلم در بهره گیری به عنوان بسته بندی فعال، افزایش مقاومت حرارتی ماده بسته بندی و ایجاد شفافیت و بهبود خواص ظاهری فیلم از دیگر مزایای نانو کامپوزیت های بیو پلیمری می باشد.(قنبرزاده،1388)

1-3 اهداف

  1. 1. مطالعه اثرات نانو ذرات خاک رس و دی اکسید سیلیکون بر روی خواص مکانیکی فیلم های بر پایه نشاسته سیب زمینی
  2. مطالعه اثرات نانو ذرات خاک رس و دی اکسید سیلیکون بر روی خواص فیزیکو شیمیایی فیلم های بر پایه نشاسته سیب زمینی

3.مطالعه اثرات نانو ذرات خاک رس و دی اکسید سیلیکون بر ویژگی های ممانعت کنندگی فیلم های بر پایه ی نشاسته سیب زمینی

4.مطالعه اثرات نانو ذرات خاک رس و دی اکسید سیلیکون بر نمودار تعادلی رطوبت فیلم های بر پایه نشاسته سیب زمینی

1-4- سوالات پژوهشی

  1. 1. آیا نانو ذرات خاک رس و دی اکسید سیلیکون بر روی خواص مکانیکی فیلم های بر پایه نشاسته سیب زمینی اثر دارد؟
  2. شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              
  3. آیا نانو ذرات خاک رس و دی اکسید سیلیکون بر روی خواص فیزیکو شیمیایی فیلم های بر پایه نشاسته سیب زمینی اثر دارد؟

3.آیا نانو ذرات خاک رس و دی اکسید سیلیکون بر روی ویژگی های ممانعت کنندگی فیلم های بر پایه نشاسته سیب زمینی اثر دارد؟

4.آیا نانو ذرات خاک رس و دی اکسید سیلیکون بر نمودار تعادلی رطوبت فیلم های بر پایه نشاسته سیب زمینی اثر دارد؟

1-5 – محدودیت ها

در بهره گیری از ترکیبات نانو مورد بهره گیری در غلظت بالاتر از 5% ، به دلیل عدم حلالیت محدودیت هست.

تعداد صفحه :101

قیمت : چهارده هزار و هفتصد تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :       

———-          serderehi@gmail.com