کارولینو همکارانش (۲۰۰۹)اثر پلاستیک کننده های هیدروفوبیک روی خواص عملکردی فیلم های ژلاتینی را بررسی کردند. هدف این مطالعه تولید و بررسی خصوصیات فیلم های ژلاتینی با بهره گرفتن از پلاستیک کننده های هیدروفوبیک مشتق شده از اسید سیتریک و لستین سویا به عنوان امولسیفایر بود، مقادیر استحکام کششیTS از ۳۶ به ۱۰۳ MPa تغییر کرد. هر چند با افزایش غلظت پلاستیک کننده ها(استیل تری بوتیل سیترات و تری بوتیل سیترات)TS به ۵۷% کاهش یافت ولی هیچ ارتباطی بین مقادیر پلاستیک کننده و کشیدگیE در مقدارهای آزمایش شده مشاهده نشد [۵۳].
جانگ و همکارانش(۲۰۰۸)خواص مکانیکی فیلم های ژلاتینی تهیه شده به روش کاستینگ و اکسترود را مقایسه کردند. فیلم های اکسترود بالاترین مقادیرE و کمترین مقدار استحکام کششی را داشتند[۵۷].
هوانگ و همکاران در سال۲۰۰۴بیان کردند کامپوزیت ها در اثر عملیات مکانیکی و حرارتی روی نشاسته، پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های نشاسته از بین رفته و پیوندهای جدید بین نشاسته و نانو ذرات تشکیل می شود که در نتیجه ویژگی های مکانیکی بهبود مییابد.که با افزایش محتوای نانوذرات پیوندهای هیدروژنی بین نشاسته و نانوذرات قوی تر شده و این امر باعث افزایشTSکامپوزیت های حاصلمی شود، هرچند به دلیل کاهش انعطاف پذیری زنجیره های نشاسته با افزایش محتوای نانو ذرات، مقدار SB کاهش مییابد[۶۱].
ناتیک بر روی فرمولاسیون(اتیلن وینیل الکل)PE,PET,EVOH با ۱ تا ۵درصد وزنی از نانو رس تحقیق کرد. پلیت های رس با حداکثر جهت گیری پراکنده شده اند که این جهت گیری به عنوان یک متغیر کلیدی در تولید مسیر های پرپیچ و خم می باشد. نتایج نشان داده است که تا ۸۰درصد مقاومت گرمایی و تا ۱۰۰درصد استحکام مکانیکی افزایش مییابد. به عبارت دیگرEVOHحساسیت کمی به بخار آب بعداز ترکیب با نانو رس داشت.

۲-۱۰- جمع بندی

با توجه به موارد بیان شده هدف تهیه بسته بندی خوراکی بر مبناینشاسته سیب زمینی و فیلرهای نانو دی اکسیدتیتانیوم و میکرو دی اکسید تیتانیوم جهت کاربرد در بسته بندی مواد غذایی و داروها می باشد.

فصل سوم: مواد و روش ها

۳-۱- مواد

نشاسته سیب زمینی از شرکتSIM(Penang, Malaysia)، گلیسرول و سوربیتول مایع از لیانگ تراکو (Liang Traco) خریداریگردید (Penang, Malaysia).نیترات منیزیم برای کنترل رطوبت نسبی از آلدریچ سیگما (Sigma Aldrich)خریداری شد. نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم از دانشکده فیزیک دانشگاه علوم مالزی تهیه گردید.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

ساختار میکروسکوپیمیکروو نانو دی اکسید تیتانیوم که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت در شکل های ۳-۱ و ۳-۲ نشان داده شده است.
*****

شکل ۳- ۱:تصویر ESEMمیکرو دی اکسید تیتانیوم

شکل ۳- ۲: تصویر ESEM نانودی اکسید تیتانیوم

۳-۲- روش تهیه فیلمهای خوراکی :

محلول نانو و میکرو ذرات دی اکسید تیتانیوم با غلظت ۱، ۳،و ۵% (وزنی/وزنی)در آب تهیه شده و در ۶۰ درجه سانتیگراد با تکان دادن مداوم برای ۱ ساعت گرما داده شد و سپس برای ۲۴ ساعت بدون حرارت بر روی شیکر قرارداده شد تا محلول هموژن تولید شود.جهت اطمینان از همگن شدن محلولهای نانو به مدت یک ساعت محلولها در حمام اولتراسونیک یکنواخت شدند. سپس از این محلول برای تهیه دیسپرسیوننشاسته سیب زمینی استفاده شد. دیسپرسیوننشاسته تا ۸۵ درجه سانتیگراد گرما داده شده و سپس به مدت ۴۵ دقیقه تا یکنواخت شدن نشاسته در این دما نگه داشته شده است. ترکیب۳:۱ سوربیتول–گلیسرول به عنوان پلاستیسایزر اضافه شد. پس از تکمیلژلاتیناسیون محلول تا دمای۳۵سرد شده است. ۹۰ گرم از دیسپرسیون روی پلیت های مخصوص کاستینگ به مساحت cm² ۱۶×۱۶برای شکل گیری فیلم در آن ریخته شد. فیلم ها در ژرمیناتور در دمای۲۵ درجه سانتیگراد با رطوبت نسبی ۵۰% به مدت ۲۴ ساعت خشک شدند. فیلم های خشک شده را از روی پلیت ها جدا کرده و در دمای۲±۲۳درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی۵±۵۰ درصد تا انجام آزمون ها درون دسیکاتور نگهداری شد. همه فیلم ها (از جمله کنترل) در ۳ نسخه آماده شد.

۳-۳ ضخامت فیلم

ضخامت­فیلم باریز­سنج مدل insize با قدرت تفکیک۰۱/۰میلی­متر به طور تصادفی در ۵ موقعیتتعیین و میانگین آن­ها برای محاسبات خواص مکانیکی و نفوذپذیری استفاده شد.

۳-۴ آنالیز فیلم :

۳-۴-۱-ویژگی های مکانیکی

D882-10ASTM با کمی اصلاح برای تعیین ویژگی­های مکانیکی در شرایط استاندارد استفاده شد]۷۲[.
نوار فیلم به طول mm10و عرض mm20 بریده شد و برای ۴۸ ساعت در دمای ۲۳ درجه سانتیگراد در رطوبت نسبی %۵۳ نگهداری شدند.آنالیز بافت (TA.XT2, Stable Micro System, Surrey, UK) مجهز شده به نرم­افزار آنالیزسنج ورژن۳۲ برای اندازه ­گیری ویژگی­های مکانیکی فیلم­ها استفاده شد.جدایی گریپ اولیه و سرعت میله به ترتیبmm 50وmm/min30 بودند.کش آمدگی واستحکام کششی در شکست با تغییر شکل و داده ­های نیروی ثبت شده به وسیله نرم­افزار محاسبه شدند.هر نمونه ۸ بار مورد بررسی قرار گرفت.
آزمون کشش برای ارزیابی تغییر شکل (کششی) در سرعت ثابت در یک نمونه با ابعاد استاندارد برای اندازه ­گیری نیروی لازم برای پارگی مواد مورد استفاده قرار گرفت. منحنی نیرو در مقابل جابجایی این پارامترها را تعیین می­ کند.
تنش کششی (Tensil stress)(استحکام کششی نیز نامیده می­ شود) که در واحد MPaبیان می­ شود. نیروی لازم برای پارگی (گسیختگی) قسمتی از نمونه را اندازه ­گیری می­ کند.
بیشترین نیرویی که سبب گسیختگی جسم می­ شود تقسیم بر سطح مقطع نمونه، نشان دهنده قدرت کششی فیلم (مقاومت فیلم) است.
که در آنF نیرو بر حسب نیوتن و A مساحت قسمتی از فیلم که مورد آزمون قرار می­گیرد (ضخامت × عرض در mm²)
کشیدگی Elongation(Strainهم نامیده می­ شود) که واحد آن درصد است. که این نسبت جابجایی به طول اولیه نمونه است:
بیشترین تغییر طول به طول اولیه، انعطاف­پذیری فیلم را بررسی می­ کند (چند درصد طولش می ­تواند کش بیاید ولی پاره نشود).
که در آن L جابجایی (mm) و L₀طول اولیه(mm)کشیدگی در نقطه شکست به صورت درصد نسبی است که مقیاسی از انعطاف­پذبری فیلم­ها است.
مدول یانگ (Yaoung’s Modulus) این پارامتر برابر است با شیب در ناحیه خطی منحنی تنش-کرنش (نسبتstressبه strain) بیانگر میزان سختی فیلم­ها است.
ویژگی­های مکانیکی در هر شکست مشخص می­ شود. در هر شکستن تنش و کرنش برای هر نمونه محاسبه شد. قسمتی از آزمون که متفاوت باشد در طول اندازه ­گیری خیلی قابل توجه نیست. شکل منحنی تنش -کرنش رفتار خاص مواد شکننده (شکستن در محدوده الاستیک) یا انعطاف­پذیر (شکست در پلاستیک) را تعریف کند.

۳-۴-۲- اندازگیری رنگ

رنگ سطح فیلم با بهره گرفتن از رنگ­سنج­ها مشخص شد (اسپکتروفتومتر مینولتا ۳۵۰۰ اوساکا- ژاپن) و مقادیرL* ،a* ، b* گزارش شد. قبل از آنالیز ابزار با اجسامی با عبور ۱۰۰% و ۰% کالیبر شد. آزمایشات در سه مرحله و با سیستم کامپیوتری و با بهره گرفتن از نرم­افزار مجیک اسپکترا انجام گرفت(نسخه ۱۱/۲ شرکت سایبر کروم مینولتا ژاپن).
میزان رنگ در سه موقعیت تصادفی اندازه ­گیری شد که مرکز نمو­نه­ی فیلم را نیز شامل می­ شود.بیشترین مقدار برای ۱۰۰و کمترین مقدار برای آن ۰ است. a* مثبت بعنوان قرمز وa*منفی بعنوان سبز مشخص شد در حالیکه b*مثبت بعنوان زرد وb* منفی بعنوان آبی مشخص گردید.

۳-۴-۳- نفوذ پذیری بخار آب (WVP)

از روش اصلاحشده کاپ گراومتریک به روش استاندارد ملی آمریکاASTM E96-05 که برای تعیین میزان نفوذ پذیری در فیلم ها استفاده شده است]۷۳[. در این آزمون کاپ ها با آب پر شدند و هوا حدود cm1.5 بین سطح فیلم و آب بود. فیلم ها به اندازهدهانه کاپ بریده شدند و به کمک خمیر بازیبر روی کاپ نگه داشته شدند. در ابتدا وزن اولیه کاپ ها با ترازو با دقت ۰٫۰۰۰۱ اندازه گیری شد و سپس درون دسیکاتور که با سیلیکاژل(خشک کن)برای تولید رطوبت نسبی %۰ پر شده بود قرار گرفتند. پس از آن هر ۲ ساعت یک بار نمونه ها توزین شد تا ۷ نقطه این روند ادامه داشت. سپس از نمودار وزن بدست آمده در مقابل زمان برای تعیین (WVTR) استفاده شد. شیب قسمت خطی این نمودار نشان دهنده مقدار حالت پایدار از نفوذ بخار آب در میان فیلم در هر واحد زمان (g/h) (WVTR) بر اساس gr بر m²در هر روز بیان شد.رگرسیون دامنه ضرایب %۰٫۹۹ یا بالاتر بدست آمده.(WVP) فیلم توسط ضرب کردن (WVTR) در ضخامت متوسط فیلم و تقسیم آن بر فشار بخار آب در سطح فیلم محاسبه می شود.

۳-۴-۴-بررسی تعامل مواد شیمیاییFTIR

طیف FTIRاز فیلمها با بهره گرفتن از انعکاس ضعیف کلی (ATR) در روش هوشمند iTRثبت شد(Thermo Scientific, Madison, USA).فیلم­های نازک به طور مستقیم در سل ZnSe ATR به کار برده شد. برای هر طیف،۶۴ اسکن متوالی در دقت cm^-14 به روشی که توسط ژو و همکاران توضیح داده شده به کار برده شده است]۷۴[.

۳-۴-۵- حلالیت فیلم ها

حلالیت فیلم ها در آب با توجه به مایزورا و همکاران در سال (۲۰۰۷) با برخی تغییرات مشخص شده است [۷۵]. تکه هایی از هرفیلم(وزن gr500) بریده شد. و در دسیکاتور باP2O5 (RH %0) برای ۲ روز نگهداری شد .نمونه ها توزین شد با ترازویبا دقتgr0.0001 و در بشر با ۱۰۰ml آب دیونیزه (۱۸ MΩ) پر شد وبا فویل آلومینیومی روی بشر پوشیده شد و به مدت ۲۴ ساعت در دمای محیط قرار داشت و در این بین هر ۴ ساعت به مدت ۱۰ دقیقه نمونه ها هم زده شدند.کاغذ صافی (Whatman no.1) درون آون در دمای℃۶۰ برای ثابت شدن وزن قرار گرفت ، وزن کاغذ صافی توزین شد . تکه های باقی مانده از فیلم پس از خیساندن با کاغذ صافی فیلتر شد و قرار داده شد در آون خشک کن در ℃۶۰ برای ثابت شدن وزن . نمونه ها در ۳ بار تکرار اندازگیری شدند و درصد ماده محلول به روش زیر محاسبه شد:
(وزن فیلم خشک شده = وزن اولیه کاغذ صافی–وزنکاغذصافی به همراه نمونه خشک شده)
وزن فیلم حل شده = وزن فیلم خشک شده –وزناولیه فیلم
حلالیت =( وزن اولیه فیلم / وزن فیلم حل شده) ×۱۰۰

۳-۴-۶- ظرفیت جذب آب (WAC)

برای بررسی میزان ظرفیت جذب آبتکه هایی از فیلم (cm²2×۲)بریدهو در دسیکاتور که زیر آن P₂O₅(برای صفر شدن رطوبت) قرار داشت به مدت ۲ روز قرارداشت. نمونه ها با ترازویی با دقت ۰٫۰۰۰۱ توزین گردید، درون بشرml 100 آب دیونیزه ریخته شد و ۱ ساعت نمونه فیلم ها درون آب قرار داشتند. پس از آن تکه های فیلم از آب خارج شد و بین دستمال حوله ای گذاشته شد (سبب جذب رطوبت سطحی فیلم شد) نمونه ها خشک شد و مجددا توزین شد، و از طریق فرمول زیر میزان جذب آب بدست آمد:
وزن خشک فیلم/وزن آب جذب شده =WAC