پایان نامه ارشد:امکان سنجی تهیه پلیمر فعال حاوی مواد جاذب اکسیژن جهت بسته¬ بندی مواد غذایی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی پلیمر

عنوان : امکان سنجی تهیه پلیمر فعال حاوی مواد جاذب اکسیژن جهت بسته¬ بندی مواد غذایی

دانشگاه اراك

دانشكده فنی و مهندسی

كارشناسي ارشد مهندسی پلیمر

امکان سنجی تهیه پلیمر فعال حاوی مواد جاذب اکسیژن جهت بسته­ بندی مواد غذایی

استاد راهنما

دکتر عبدرالرسول ارومیه ای

دکتر عزت الله جودکی

 

زمستان 1392

 

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

جاذب های اکسیژن به عنوان یکی از مهمترین و پرکاربردترین نوع بسته بندي های  فعال در بسته بندي موادغذايي مي باشند كه پاسخ به نياز مصرف كنندگان با هدف عمر نگهداري بالا و كيفيت كنترل شده توسعه يافته اند كه مي تواند به طور موثري از حضور و اثرات سوء آن به مواد غذايي جلوگيري كنند. سطح بالاي اكسيژن موجود دربرخی از  بسته بندي هاي موادغذايي مي تواند باعث رشد حشرات و ميكروب هاي هوازي، تغييرات نامطلوب عطر، طعم، رنگ و از دست رفتن مواد مغذي 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 دور100 دور بر دقیقه در مدت زمان سه دقیقه و نیم تهیه و خواص آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله از بررسی خواص آمیزه های 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 درصد2% اسکوربیک اسید بیشترین ازدیاد طول در نقطه پارگی را در مقایسه با دیگر ترکیب درصدهای جاذب اکسیزن دارا می باشد. 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 مروري بر تحقيقات گذشته(مرور منابع) ——————————–
2 1-1- مقدمه ای بر پلاستیک های بسته بندی مواد غذایی————————————–
6 1-2- بسته بندی فعال در صنعت مواد غذایی————————————————
8 1-3- جاذب های اکسیژن—————————————————————
13      1-3-1- انواع جاذب های اکسیژن——————————————————
 

14

1-3-2- استفاده از جاذب های اکسیژن در بسته بندی مواد غذایی(یا جاذب های اکسیژن در ماتریس پلیمری)—————– ——————————————————–
17 1-3-3-جاذب های اکسیژن بر پایه اسید آسکوربیک —————————————
18 1-4- مروری بر تحقیقات گذشته———————————————————-
23 فصل دوم: مواد، روش تحقيق و نتايج—————————————————-
24 2-1- مواد مورد استفاده—————————————————————–
24 2-1-1- پلي اتيلن با دانسيته پايين (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- روش های فرایند و بررسی خواص————————————————-
30          2-2-1- دستگاه های فرایند ، روش تهیه نمونه ها و دستگاه های اندازه گیری و بررسی خواص—
30 2-2-1-1- مخلوط کن داخلی—————————————————–
31 2-2-1-2- پرس گرم————————————————————
33

33

 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- آزمون های 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 نتيجه گيري پيشنهادها———————————————-
48 3-1- خواص مکانیکی آمیزه ها ———————————————————-
50

51

52

 

53

3-2- گذردهی اکسیژن—————————————————————-

 

3-3- انتقال بخار آب——————————————————————

 

3-4- جذب اکسیژن با دستگاه کروماتوگرافی گازی——————————————

 

 

مراجع——————————————————————————

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

جدول1-1-کاربردهای سیستم بسته بندی فعال——————————————7
جدول1-2- سیستم های جاذب اکسیژن—————————————————-20
جدول2-1- مشخصات پلی اتیلن سبک گرید  LF0200———————————–25
جدول2-2-  مشخصات اتیلن وینیل الکل———————————————-26
جدول2-3-   مشخصات آسکوربیک اسید ———————————————28
جدول2-4-   مشخصات پلی اتیلن گلایکول ——————————————-29
جدول2-5-  فرمولاسیون و کد آمیزه های تهیه شده ————————————34
جدول2-6-  استاندارد آزمون کشش ————————————————-35
جدول2-7-  شرایط مورد استفاده برای آزمون کشش فیلم ——————————-36
جدول2-8- خواص مکانیکی آمیزه‌ها دارای ترکیب درصدهای متفاوت ازLDPE و درصد ثابت  EVOH در حضور ماده جاذب و افزودنی Ascorbic Acid/PEG در مقایسه با نمونه خالص((EVOH/LDPE.38
جدول2-9- نتایج آزمون انتقال عبور اکسیژن برای آمیزه‌ها دارای ترکیب درصدهای متفاوت ازLDPE و درصد ثابت  EVOH در حضور ماده جاذب و افزودنی Ascorbic Acid/PEG در مقایسه با نمونه خالصLDPE.——————————————————————-40

جدول2-10- نفوذ پذیری بخار آب برای آمیزه‌ها دارای ترکیب درصدهای متفاوت ازLDPE و درصد ثابت  EVOH در حضور ماده جاذب و افزودنی Ascorbic Acid/PEG در مقایسه با نمونه خالصLDPE.

——————————————————————————-40

 

جدول2-11- شرایط دستگاه کروماتوگرافی گازی برای اندازه گیری گاز اکسیژن—————45

جدول2-12- اندازه گیری میزان اکسیژن موجود در ظرف آزمون با گذشت مدت زمان تعیین شده(برای آمیزه‌ها دارای ترکیب درصدهای متفاوت ازLDPE و درصد ثابت  EVOH در حضور ماده جاذب و افزودنی Ascorbic Acid/PEG در مقایسه با نمونه خالص((EVOH/LDPE.—————————-46

 

 

 

فهرست تصاوير (اشكال و نمودارها)
عنوان صفحه
شکل1-1- واکنش آسکوربیک اسید با اکسیژن——————————————–

شکل2-1- ویژگی های اتیلن وینیل الکل(EVOH)—————————————-

18

27

شکل2-2- ساختار مولکولی آسکوربیک اسید——————————————–

شکل2-3-شکل محفظه ی دستگاه مخلوط کن داخلی به همراه نمایی از سطح مقطع چرخانه ها—

28

 

31

شکل 2-4- شمایی از دستگاه پرس (Minitest Press)————————– 32
شکل2-5- نمایی از دستگاه اندازه گیری ضریب عبور گاز اکسیژن———————— 40
شکل2-6- ترازو و ظروف آزمون جهت  اندازه گیری میزان انتقال بخار آب——————— 43
شکل2-7- ظرف آزمون اندازه گیری میزان جذب اکسیژن از فیلم های تهیه شده حاوی جاذب اکسیژن

نمودار2-1- نمودار میله ای تنش در نقطه‌ی شکست برای آمیزه‌ها دارای ترکیب درصدهای متفاوت زLDPE  و درصد ثابت  EVOH در حضور ماده جاذب و افزودنی Ascorbic Acid/PEG در مقایسه با نمونه خالص ((EVOH/LDPE.——————————————————

نمودار2-2- نمودار میله ای درصد ازدیاد طول در نقطه‌ی پارگی برای آمیزه‌ها دارای ترکیب درصدهای متفاوت ازLDPE و درصد ثابت  EVOH در حضور ماده جاذب و افزودنی Ascorbic Acid/PEG در مقایسه با نمونه خالص((EVOH/LDPE.———————————————-

46

 

 

38

 

 

 

39

نمودار2-3- نتایج آزمون انتقال عبور اکسیژن برای آمیزه‌ها دارای ترکیب درصدهای متفاوت ازLDPE ودرصد  ثابت  EVOH در حضور ماده جاذب و افزودنی Ascorbic Acid/PEG در مقایسه با نمونه خالص((LDPE.——————————————————  

 

41

نمودار2-4- نتایج آزمون انتقال بخارآب برای آمیزه‌ها دارای ترکیب درصدهای متفاوت ازLDPE و درصد ثابت  EVOH در حضور ماده جاذب و افزودنی Ascorbic Acid/PEG در مقایسه با نمونه خالص((LDPE.——————————————————  

 

44


 

 

 

 

 

 

 

  • مقدمه ای بر پلاستیک های بسته بندی مواد غذایی

هدف از انتخاب بسته­بندی مناسب افزایش مدت ماندگاری محصول و اطمينان از سلامت غذا در برابر ميكروارگانيسم­ها و تغييرات زيستي و شيميايي است، زیرا مهم ترین اهدافی که در بسته بندی محصولات غذایی مدنظر است افزایش زمان ماندگاري محصول یا همانshelf life ، كنترل ميزان نفوذپذيري بخار آب، رطوبت و گازهاي مختلف درون يا برون محصول بسته­بندي شده و حفظ کیفیت محصول در حین نگهداری و حمل و نقل تا زمان مصرف نهایی می باشد. افزون بر اين، بسته­بندي نبايد اثر نامطلوبی- مانند انتقال مواد سمي به واسطه واكنش بين بسته­بندي با ماده غذايي يا به وسیله ميكروارگانيسم­هاي مضر موجود در ماده غذايي- بر محصول داشته باشد. به طوركلي، بسته­بندي بايد دارای ظاهري زيبا، شكل و اندازه مناسب، مقاوم در برابر شكستن و پاره شدن طي عمليات مختلف پركردن، درزبندي 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 وغيره نيز باید داشته باشند]1[.

مواد پلیمری با توجه به برتری بر مواد فلزی و شیشه ای در بسیاری از جهات در بسته بندی مواد غذایی رشد زیادی داشته است (ازمهمترین این برتری­ها وزن کم و هزینه پایین می باشد). 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 روش های 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 می شود.
  • خواص مکانیکی: بسته بندی های موادغذایی باید در مقابل نیروهای مکانیکی که در مراحل مختلف فرایند مانند بسته بندی، بارگیری و حمل ونقل به آنها وارد می شوند 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 می باشد اهمیت پیدا می­کند.
  • خواص سطحی: بسته بندی ها 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 شبکه ای شدن، دمای انتقال شیشه­ای و حجم آزاد پلیمر می­باشد. نفوذ ناپذیری پلیمرها اختلاف زیادی با یکدیگر دارند و معمولا 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: ميوه‌ها و سبزيها بعد از برداشت نيز به تنفس خود ادامه مي‌دهند. تنفس ميوه‌ها با تغييرات بيوشيميايي و فيزيولوژيكي همراه است كه تازه‌گي و ماندگاري آنها را كاهش مي‌دهد. در بسته‌بندي با اتمسفر كنترل شده تركيب گازهاي داخل بسته را تغيير مي‌دهند و معمولاً غلظت اكسيژن را كاهش و غلظت CO2 و N2 را بالا مي برند. اين كار سبب مي‌شود شدت تنفس كاهش يابد و همچنين فعاليت ميكروب‌ها و آنزيم‌هاي اكسايشي نيز كم ‌شود.
  • جلوگيري از اکسایش تركيبات مواد غذايي مانند ويتامين ها و چربي‌ها
  • جلوگيري از جذب رطوبت از محيط يا از دست دادن آب به محيط
  • جلوگيري از افت آروما و مواد طعم‌زاي مواد غذايي
  • جلوگیری از جذب بوهای نامطلوب از محیط
  • جلوگیری از دست دادن دی اکسید کربن در نوشابه های گازدار

با توجه به اهميت گازهاي اكسيژن و دي اكسيد كربن در نگهداري مواد غذايي، نفوذپذيري فيلم‌هاي پلیمری نسبت به اين گازها بسيار مورد توجه محققين بوده است ]3[. گازها، بخار آب و مواد محلول از دو طريق زير مي‌توانند از فيلم پلیمری عبور كنند:

  1. منافذ و شكافهاي ريز موجود در ديوارة پوشش پلیمري
  2. انتشار گاز از غشاء پلیمري: يك غشاء پلیمري از رشته‌هاي مارپيچي در هم تنيده تشكيل شده است كه بين اين رشته‌ها، فضاهاي خالي و حفرات وجود دارد. انتشار گاز و مواد ديگر، از طريق همين حفرات صورت مي‌گيرد.

در میان پلیمرهای مورد استفاده برای بسته بندی، پلی الفین ها و به ویژه پلی اتیلن با چگالی پایین(LDPE) نفوذ پذيري بالاتری نسبت به گازها داراست که به غیر قطبی بودن این پلیمرها نسبت داده می­شود. به عنوان مثال نفوذ پذيري LDPE به گاز دي اكسيد كربن بيش از 100 برابر نفوذ پذيري PVC  و در مورد گاز اكسيژن بيش از 60 برابر PVC است. همچنین نفوذ پذيري LDPE نسبت به اكثر گازها دو تا سه برابر نفوذ پذيري HDPE است. در نتيجه منطقي است كه تغييرات ماده بسته بندي شده در LDPE از نرخ بيشتري برخوردار باشد[5].

اين نفوذ پذيري بالا مي­تواند منشا تغييرات نامطلوب دیگری در ماده غذايي بسته بندي شده باشد. به همين دليل است كه معمولا پلي اتيلن به تنهايي براي بسته بندي اكثر مواد غذايي به کار نمی­رود و در صنايع بسته‌بندي از تركيب اتيل وينيل الكل (EVOH) كه خواص بازدارندگي خوبي نسبت به گاز دارد و پلي‌اتيلن با چگالي كم كه خواص بازدارندگي خوبي نسبت به بخار آب دارد و همچنين ويژگي درزبندي عالي دارد، استفاده مي‌كنند.

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 تامین کند. از این رو بسته بندی های جدید به تدریج جایگزین بسته بندی های قدیمی شده اند که یکی از آن ها بسته بندی های فعال است. یکی از خواص مطلوب که توسط این گونه بسته بندی ها بوجود می­آید، ممانعت کنندگی لایه های مختلف نسبت به اکسیژن، نور و رطوبت می­باشد.

بسته بندی­های پلاستیکی مانند فیلم های تک لایه و چند لایه، انواع بطری ها و ظروف، قوطی های آبمیوه و کنسرو و… از مواد پلاستیکی، نانو و زیست تخریب پذیر و جدیدا از پلیمرها و ترکیبات فعال تهیه می­شوند. در کشورهای بزرگ برای موارد خاص از این بسته بندی های فعال استفاده می شود.

در سال­هاي اخير توجه به بسته بندي فعال در توليد مواد غذايي افزايش يافته است كه اين امر ناشي از اين حقيقت است كه اين نوع بسته بندی در مقايسه با نوع مرسوم تنها مسئول در برگرفتن و محافظت ماده غذايي در برابر عوامل خارجي نيست، بلكه مزاياي ديگري نيز خواهد داشت مانند كمك به افزايش ماندگاري ماده غذايي با استفاده از عوامل جاذب (رطوبت، اكسيژن و….)، عوامل آزاد كننده تركيبات مختلف (اتانول، دي اكسيد كلرو( …،گرم نمودن و سرد نمودن ماده غذايي و امكان تعيين ماندگاري مواد غذايي با استفاده از سنسورها و…كه در ادامه به شرح مختصری از بسته بندی های فعال می پردازیم.

تعداد صفحه : 70

قیمت : 14700 تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  --