Skip to main content
SUPERVISOR
TAYEBEH BEHZAD,Javad Keramat,Nasser Hamdami,Mohammad Shahedi bagh khandan
طیبه بهزاد (استاد مشاور) جواد کرامت (استاد راهنما) ناصر همدمی (استاد راهنما) محمد شاهدی باغ خندان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Zohre Davarpanah varnosfaderani
زهره داورپناه ورنوسفادرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388
Synthetic polymers as petroleum-based products are widely used in a variety of packaging materials; however, due to air pollution and a great decrease in fossil fuels, a huge number of researches have been done to see if synthetic plastics can be replaced by those obtained from renewable energy sources. Among those sources, biopolymers are the most attractive ones owing to both their availability and biodegradability. An outstanding example of this group is corn zein which is highly potential for such an aim and numerous studies in the area of packaging are allocated to this material. In spite of the above merits, biopolymers have some demerits which limit their application as an alternative to synthetic polymers. These disadvantages include low mechanical strength, high gas permeability especially to water vapor, low thermal resistance and being sensitive to long processing operations. A way to dominate the biopolymers’ weaknesses is to employ fillers with particular properties. Today, biopolymers reinforced with nanoclays (nanocomposites) are considered as a good alternative to traditional composites and they show higher mechanical and physical properties in comparison with biopolymers without fillers or micro composites. Bearing in mind that during direct contact between food products and packaging materials, some types of substances might migrate to the food product, it is necessary to check all the new packaging materials to see if the materials are appropriate for being directly or indirectly in touch with the food. So, in this study a nanocomposite film composed of zein reinforced with modified montmorillonite is produced and subsequently its mechanical, thermal and barrier properties are investigated. The rate of Silicon migration (as a montmorillonite indicator) from nanocomposite films (0, 3 and 5 %) to food stimulants (water and acetic acid 3%) in 40 o C and during 30 days of storage is also measured using Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry (GFAAS). Based on X-ray diffraction results, the film structure displays exfoliation. The data reveal that adding a little amount of montmorillonite, the zein film’s mechanical, thermal and barrier properties increase. Migration test proves that the value of Silicon migration to aquatic environment in the zein film excluding montmorillonite change from 0.24 to 0.22 mg/lit during the 10 th day to 30 th day of storage; while, this increases from 0.3 to 0.47 and from 0.32 to 0.47 in the case of zein reinforced with 3 and 5% filler, respectively. During the 10 th day to 30 th day of storage, the value of migration to acidic environment has changed from 0.37 to 0.32, 0.37 to 0.62 and 0.48 to 0.97 in the case of zein without filler, zein reinforced with 3 and 5% filler, respectively. As a result, the type of food stimulant, the amount of reinforcement and the time of storage period affect the value of migration significantly. Based on the obtained data, the rate of migration to acidic food stimulant is more than what happens in aquatic one which can be attributed to the higher solubility of the film and Silicon in acid. Moreover, as the amount of filler increases, migration grows which is completely expectable. Additionally, the longer the storage lasts, the more the migration happens. These findings would provide beneficial information related to employing nanocomposite of zein and montmorillonite as a packaging materials. Keywords: zein, nanocomposite films, montmorillonite, migration
به دلیل افزایش توجه به آلودگی محیط زیست و کاهش منابع فسیلی، مطالعات زیادی برای جایگزینی بسپارهای سنتزی مشتق شده از منابع نفتی با بسپارهای به دست آمده از منابع تجدید پذیر انجام شده است. از این میان بسپارهای زیستی به دلیل فراوانی و زیست تخریب پذیر بودن، مورد توجه بیشتری قرار گرفته شد. زئین ذرت به طورخاص، پتانسیل فوق العاده ای برای جایگزینی بسپارهای زیست تخریب hy;ناپذیر دارد و استفاده بالقوه ازآن به عنوان یک منبع جایگزین بسپارها درکاربردهای بسته‌‌بندی به طور گسترده ای مطالعه شده است. موادبسته‌‌بندی تهیه شده از زیست بسپارها دارای برخی خواص مفید می باشند. از طرف دیگر تا کنون استفاده ازبسپارهای زیست تخریب پذیر به عنوان مواد بسته‌‌بندی غذایی، به دلیل عملکرد پایین نسبت به بسپارهای سنتزی، محدود بوده است. این محدودیت ها شامل قدرت مکانیکی ضعیف، نفوذپذیری بالا نسبت به گازها و به خصوص بخار آب، مقاومت حرارتی پایین و مقاومت ضعیف به عملیات فرآیندی طولانی می باشد. یک راه کنترل خواص فیلم های از جنس زیست بسپارها، استفاده از پرکننده های با خواص ویژه است. امروزه نانوکامپوزیت های بسپار- رس توجه زیادی را به عنوان جایگزینی برای بسپارهای پر شده به طور سنتی جلب کرده اند و بهبود زیادی در خواص مکانیکی و فیزیکی در مقایسه با بسپار تنها یا کامپوزیت های متداول (میکروکامپوزیت ها) نشان می دهند.از طرف دیگردر طی تماس مستقیم بین ماده بسته‌‌بندی و محصول غذایی امکان مهاجرت مواد به داخل محصول وجود دارد؛ بنابراین همه مواد جدید بسته‌‌بندی لازم است از نظر ایمنی و مناسب بودنشان برای تماس مستقیم یا غیر مستقیم با غذا ارزیابی شوند. در این تحقیق فیلم نانوکامپوزیت زئین حاوی مونت موریلونیت اصلاح شده ساخته و خواص ساختاری، مکانیکی، ممانعتی و حرارتی آن بررسی شد. میزان مهاجرت سیلسیم (به عنوان شاخص مونت موریلونیت) نیز از فیلم‌های نانوکامپوزیت (0، 3 و 5 درصد) به محیط‌های شبیه‌سازی شده غذایی (آب و استیک اسید 3 درصد) در دمای چهل درجه ی سلسیوس و طی سی روز نگهداری با استفاده از دستگاه جذب اتمی کوره گرافیت اندازه‌گیری شد. طبق الگوهای پراش پرتو ایکس ساختار فیلم حاصل به صورت پوسته‌‌ای بود. نتایج نشان داد که با افزودن میزان ناچیزی مونت موریلونیت خواص مکانیکی، ممانعتی و حرارتی فیلم زئین بهبود یابد. بر اساس نتایج آزمون مهاجرت، میزان مهاجرت سیلسیم به محیط آبی در فیلم زئین فاقد مونت موریلونیت طی نگهداری از روز دهم به روز سی ام، از 24/0 به 22/0 میلی گرم در لیتر رسید؛ در حالی که این مقدار برای فیلم‌های نانوکامپوزیت حاوی 3 و 5 درصد مونت موریلونیت به ترتیب از 30/0 به 47/0 و 32/0 به 47/0 میلی گرم در لیتر افزایش یافت. این میزان برای محیط اسیدی در فیلم زئین فاقد مونت موریلونیت طی نگهداری از روز دهم به روز سی ام، از 37/0 به 32/0 میلی گرم در لیتر رسید؛ در حالی که این مقدار برای فیلم‌های نانوکامپوزیت حاوی 3 و 5 درصد مونت موریلونیت به ترتیب از 37/0 به 62/0 و 48/0 به 97/0 میلی گرم در لیتر افزایش یافت. همچنین نتایج نشان داد که دو عامل نوع محیط شبیه‌سازی شده غذایی و میزان مونت موریلونیت در فیلم‌های نانوکامپوزیت مورد بررسی اثر معناداری بر میزان مهاجرت سیلسیم نداشت؛ درحالی که زمان نگهداری اثر معناداری بر این میزان داشت. طبق این نتایج، میزان مهاجرت سیلسیم به محیط اسیدی بیشتر از محیط آبی بود. با افزایش میزان مونت موریلونیت از صفر به پنج درصد، میزان سیلسیم اندازه‌گیری شده افزایش یافت. همچنین با افزایش زمان نگهداری از ده به سی روز، میزان سیلسیم اندازه‌گیری شده افزایش یافت. این نتایج اطلاعات مفیدی را در زمینه ی پتانسیل به کارگیری نانوکامپوزیت‌های زئین حاوی مونت موریلونیت فراهم می‌کند

ارتقاء امنیت وب با وف بومی