زیست تجزیه پذیری و منابع تجدیدپذیر

دانلود پایان نامه

این بیوپلیمرها از منابع تجدیدپذیر بدست میآیند بنابراین تولید آنها میتواند موجب حفظ منابع تجدیدپذیر برای نسلهای آینده گردد.
بیوپلیمرهای حاصل از فراوردهای کشاورزی قابلیت برگشت به طبیعت را دارند و توسط میکروارگانیسمها در طی فرایند کمپوست به محصولات طبیعی مانند دیاکسیدکربن آب متان و تودهی زیستی (بیومس) تبدیل میشوند بنابراین این بیوپلیمرها زیست فروپاشنده هستند و موجب آلودگی محیطزیست نمیگردند. ]75 و 76[.


اخیراً به دلیل نگرانی‌های زیست محیطی در ارتباط با پسماند بسته‌بندی‌های پلاستیکی مصنوعی، تلاش‌های بسیاری برای تهیه مواد بسته‌بندی زیست تجزیه‌پذیر از پلیمرهای طبیعی است ]53[.
تغییرات شیمیایی ترکیب غذا در حین حمل و نقل و انبارسازی کیفیت محصول کاهش می‌دهد. به طور کلی، برای حفظ کیفیت غذا به بسته‌بندی نیاز است. به طور سنتی حفاظت از غذا با فراهم آوردن سدی خنثی در برابر محیط بیرون صورت می‌گرفته است ]42[.
نوع بسته‌بندی عامل مهمی جهت افزایش زمان نگهداری و حفاظت از غذاهای فاسدشدنی است، به ویژه در مورادی که تخریب اکسایشی و میکروبیولوژیکی در آنها رخ می‌دهد. پیشتر اکثر مواد بسته‌بندی ریشه مصنوعی داشتند، اما امروزه به دلایل زیست محیطی، تلاش‌های روزافزونی جهت یافتن مواد خوراکی زیست‌تجزیه‌پذیر صورت می‌گیرد، که این مواد نیز درصورت امکان حاصل بازیابی صنایع و منابع تجدیدپذیر هستند. حساسیت مشابهی را می‌توان در تحقیقات علمی اخیر مشاهده نمود که تمرکزشان بر فیلم‌های زیست‌تجزیه‌پذیر و یا خوراکی، و مراجع و مآخذ بسیاری در ارتباط ژلاتین خالص یا مخلوط شده با سایر مواد بیو پلیمری دارند ]54[.
آلودگی ناشی از مواد بستهبندی تولید شده از مشتقات نفتی و مشکلات ناشی از روشهای مختلف حذف این مواد توجه پژوهشگران را در طی سالهای اخیر به یافتن جایگزینهای مناسب برای این نوع مواد بستهبندی معطوف کرده است ]35[.
به لحاظ مشکلات زیست محیطی بسیاری از مواد بسته بندی، توجه ویژه ای به پلیمرهای زیستی و تجزیه پذیر به منظور توسعه مواد بسته بندی غذایی دوست دار طبیعت معطوف شده است ]48[. از طرفی استفاده از محصولات جنبی (By-products) کشاورزی و صنعت غذایی به منظور توسعه مواد زیست تخریب پذیر برای جایگزینی پلیمرهای بر پایه نفت در کاربردهای بسته بندی علاقه مندی روبه رشدی را در پی داشته است ]33[. استفاده از فیلم هایی با منشا طبیعی(نشاسته-پروتئین و …)به دلیل پتانسیل این مواد در جایگزینی پلیمرهای رایج در بسته بندی موادغذایی و به علت مقاومت آنها در برابر نفوذ گازها ،رطوبت، و مواد محلول ازدهه قبل رایج شده است ]39[.
هدف صنعت بستهبندی حفظ مواد غذایی به موثرترین شکل و با کمترین هزینه میباشد، به طوری که مصرفکننده و تولیدکننده بیشترین رضایت را داشته باشند و ماده غذایی ایمن مانده و مشکلات زیست محیطی نیز به حداقل برسد. تقاضا برای تولید محصولات غذایی تازه، ایمن و با حداقل فرآیند درحال حاضر از جمله مهمترین چالشهایی میباشد که امروزه صنعت بسته بندی مواد غذایی با آن مواجه میباشد و همواره به دنبال راهکاری برای حفظ کیفیت و ایمنی غذا در زمینه بستهبندی بوده است. انتخاب صحیح مواد و روش مناسب بستهبندی باعث حفظ کیفیت محصول میشود ]17[.
امروزه بخش بزرگی از مواد استفاده شده در صنعت بسته بندی از فرآوردهای نفتی و پتروشیمی به دست میآیند که غیر قابل تجزیه در طبیعت بوده و مشکل زیست محیطی ایجاد میکنند. از این رو محققین همواره به دنبال راه حلهایی برای این موضوع میباشند. رشد روز افزون محصولات زیستی و توسعه تکنولوژیهای نوین سبب کاهش وابستگی به استفاده از سوختهای فسیلی گردیده است. در چند دهه اخیر میزان توجه و علاقه افراد به استفاده از بیوپلیمرها به دلیل افزایش بیشتر آگاهی مصرف کنندگان، افزایش قیمت نفت خام، افزایش آلودگیهای زیست محیطی و تجزیه ناپذیر بودن پلیمرهای نفتی و توجه به گرمای جهانی افزایش یافته است و سبب شده تلاشهای فراوانی در جهت تولید مواد بستهبندی با منشا طبیعی(پروتئین،چربی و کربوهیدرات) به صورت فیلم یا پوشش صورت گیرد. اینگونه بیوپلیمرها در مقایسه با استفاده از پلاستیکها اثرات مخرب کمتری بر محیط زیست دارند ]61[.
لایه خوراکی، لایه نازکی از ماده زیستی است که صنایع بسته بندی را به خود جلب کرده است، چون مانع از رطوبت، اکسیژن و حرکت محلول مواد غذایی می شود.از میان لایه های خوراکی بر مبنای پروتئین، لایه ژلاتین به خاطر فرآورده های خوراکی و دارویی مانند اجزای روکش کپسول، گوشت و سوسیس مورد توجه قرار گرفته است ]49[.
سالیان طولانی است که از پوششهای خوراکی جهت نگهداری بهتر محصولات غذایی و افزایش جذابیت ظاهری آنها استفاده میشود، به عنوان مثال از دوران باستان چینیها پرتقال و لیموهای تازه را با لایهی نازکی از موم میپوشاندند تا خشک شدن آنهابهتعویق بیافتد. استفاده از فیلمهای خوراکی در بستهبندی موادغذایی اولین بار در سال 1895 توسط ماریس و پارکر انجام گرفت. آنها از فیلمهای ژلاتینی برای نگهداری گوشت استفاده کردند. از سال 1930 استفاده از مومهای پارافینه مذاب برای پوشش دادن مرکبات تجاری شد و در اواخر دهه 1950 امولسیونهای روغن در آب جهت پوششدادن میوهها و سبزیها بکار رفت ]43[.
در حال حاضر تحقیقات گستردهای برای استفاده از فیلمهاو پوششهای خوراکی در صنایع غذایی و دارویی در حال انجام است که موجب بهبود کیفیت و افزایش کاربردهای آن میشود ]38[.
فیلمها و پوششهای بیوپلیمری ممکن است خوراکی بوده و یا تنها زیستتخریبپذیر باشند که این به فرمولاسیون، روش تولید و تیمارهای اصلاحکننده بستگی دارد. اگر بیوپلیمر از نوع خوراکی باشد و افزودنیهای خوراکی در ساختار فیلم و پوشش استفاده شود فیلم یا پوشش حاصله خوراکی خواهد بود. هنگامیکه بیوپلیمر با سایر مواد شیمیایی، قبل یا در طول تشکیل فیلم و پوشش وارد واکنش شود یا ترکیبات غیر خوراکی به فیلم یا پوشش اضافه شود، قابلیت خوراکی بودن را از دست میدهد. فیلمها و پوششهای خوراکی که برای بستهبندی مواد غذایی استفاده میشوند باید ایمن و مطمئن بوده و بعد از پایان دورهی مورد نظر زیستتخربپذیرباشند. زیستتخریبپذیری، یعنی فیلم یا پوشش در فرآیند کمپوست کردن به طور کامل توسط میکروارگانیسمها تجزیه شده و دیاکسیدکربن، آب، متان و مقداری بیومس تولید شود ]14[.
فیلمهای خوراکی که در ارتباط با مواد غذایی کاربرد دارند زیستتخریبپذیر هستند، یعنی قابلیت تجزیه شدن به عناصر سازنده را به وسیلهی موجودات ذرهبینی خاک دارند ]37[.
1-2- اهمیت موضوع
مطلب مرتبط :   تحقیق درباره انرژی خورشیدی و انعطاف پذیری

جستجو در سایت ما :


هر ساله میلیونها تن ضایعات پلاستیکی از جمله کیسهها پاکتهای پلاستیکی و مواد بستهبندی وارد محیطزیست گردیده و به علت برگشتناپذیر بودن به چرخه محیطزیست مشکل ایجاد مینمایند و در نتیجه نیاز به پلاستیکهای قابل تجزیه در طبیعت روز به روز در حال افزایش است]59[. ویژگی منحصر به فرد از پروتئین برای تشکیل شبکه و وادار کردن به انعطافپذیری و کشش مفید در تهیه مواد بستهبندی مبتنی بر پلیمرهای زیستی در نظر گرفته میشوند. در این راستا، ژلاتینهای ارزان گاو و ماهی می تواند به عنوان یک ماده خام اساسی برای توسعه فیلمهای بسته بندی مواد غذایی استفاده شود ]80[.
استفاده از فیلمهای خوراکی در بستهبندی مواد غذایی اولین بار در سال 1985 توسط موریس و پارکت انجام گرفت. آنها از فیلمهای ژلاتینی برای نگهداری گوشت استفاده کردند ]76 و 77[.
فیلمهای خوراکی میتوانند حاوی آنتیاکسیدان و مواد ضد میکروبی باشند و این در حالی است که بسته بندیهای مرسوم قادر به رقابت در این زمینه با فیلمهای خوراکی نمی باشند ]78[. امروزه آلودگیهای ناشی از پلیمرهای سنتزی توجه همگان را به استفاده از مواد اولیه زیستتخریبپذیر معطوف کرده است و در طی دو دههی اخیر مطالعه بر روی مواد زیستتخریبپذیر حاصل از پروتئینها و کربوهیدراتها گسترش وسیعی یافتهاست.این ماکرومولوکولها به طور بالقوه می توانند جایگزینی مناسب برای پلیمرهای سنتزی حاصل از مشتقات نفتی بشمار روند ]79[.
بر خلاف فیلمها و پوششهای خوراکی استفاده از فیلمها و پوششهای زیستتخریبپذیر با هدف جایگزینی کامل با مواد بسته بندی سنتزی صورت میگیرد. فیلمها و پوششهای زیستتخریبپذیر نیز دارای قابلیت بازدارندگی مقابل رطوبت اکسیژن مواد طعمی آروما روغن بوده و کیفیت غذا یا دارو را حفظ می کنند. همچنین می توان به آنها مواد آنتیاکسیدانی و ضدمیکروبی نیز افزود. فیلمها و پوششهای زیستتخریبپذیر ویژگیهای ظاهری مانند رنگ جلا و شفافیت محصول را بهبود میبخشند ]76[.
لایه های خوراکی پلیمر های طبیعی زیست تجربه پذیر هستند که از محصولات کشاورزی بدست می آیند. آن ها برای محیط زیست ایمن هستند و مازاد بسته بندی مربوط به محصولات بسته بندی شده را کاهش میدهند ]60[.
لایه های خوراکی و زیست تجزیه پذیری که از منابع مختلف به دست می آیند توجه زیادی به خود جلب کرده اند.مصرف کنندگان و پردازشگرهای نظیر به کاهش مشکلات محیطی مربوط به ضایعات بسته بندی مصنوعی اقدام کرده اند.در دهه گذشته، درباره لایه های بسته بندی خوراکی و زیست تجزیه پذیر، به خاطر مزایای فراوانی که در مقایسه با لایه های بسته بندی مصنوعی دارند تحقیقات زیادی انجام شده است.گر چه جایگزینی کامل لایه های بسته بندی مصنوعی آناً ممکن نیست، لایه های خوراکی و زیست تجزیه پذیر پتانسیل کاهش و جایگزینی لایه های مصنوعی شیمیایی را در بعضی از کاربردهای آتی خواهند داشت.موادی که برای تشکیل لایه ها و روکش ها در دسترس هستند جزو دسته های پروتئینها، پلی ساکارید ها، لیپیدها و رزین ها هستند.از میان این مواد، پروتئین ها بعلت وفور نسبی، توانایی در شکل دهی لایه ها و کیفیت های تغذیه ای بطور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفتند ]47[.
مشتریها غذاهایی ماندگارتر و با کیفیت بالاتر را تقاضا میکنند، در عین حالی که آسیب پذپری بسته بندی کمتر باشد و قابلیت بازیافت افزایش یابد. این گونه تقاضاها باعث افزایش علاقه به فیلمهای خوراکی و قابل تجزیه به لحاظ زیستی یا موادی شدهاند که برای گسترش عمر مواد غذایی و توسعه کیفیت به کار برده میشوند. این گونه فیلمها دارای توانایی کاهش میزان مواد بسته بندی پلیمر سنتزی مرسوم غیر قابل تجدید هستند و نیز استفاده از ترکیبات محصولات کشاورزی فیلمهای خوراکی میتوانند از پروتئین، پلی ساکاریدها، لیپیدها یا ترکیبی از این مواد آماده شوند. فیلمهای پروتئین یا پلی ساکاریدها خصوصیات مکانیکی و نوری خوبی دارند اما بسیار حساس به رطوبت هستند ]24[.
توسعه مواد بیوپلیمری به چند دلیل اهمیت دارد: اول اینکه بخش عمدهای از پلیمرهای طبیعی منشاء کشاورزی دارند و معمولاً از محصولات گیاهی و جانوری بدست میآیند لذا این مواد برخلاف پلیمرهای سنتتیک که از مواد نفتی بدست می آیند زیست تجزیه پذیر هستند (در اثر تجزیه دی اکسید کربن، آب، متان و … تولید می‌کنند)، بنابراین مواد آلوده کننده محیط زیست به شمار نمیآیند. از سوی دیگر مواد بیوپلیمری به وسیله موجودات زنده ساخته میشوند و در نتیجه در چرخه ساخت و تجزیه مواد بیولوژیکی قرار می‌گیرند پس هیچگاه منابع آنها محدود و تمام شدنی نیست در حالیکه مواد پلیمری و پلاستیکی امروزی از سوختهای فسیلی ساخته میشوند که منابع آن محدود و تمام شدنی است. مزیت دیگر بیوپلیمرها اقتصادی بودن این مواد است زیرا تولید بیوپلیمر نیاز به کارخانه و صنعت پیشرفته ندارد و با حداقل امکانات می‌توان به تولید آنها مبادرت ورزید همچنین مواد اولیه آنها ارزان است زیرا از زبالههای مواد اولیه کشاورزی تجدید شونده یا صنایع فرآوری مواد غذایی دریایی بدست میآیند ] 14، 45 و 46[.
پوشش‌های فیلمی عمدتاً به عمل کردن به عنوان سدی در مقابل آب، نور و اکسیژن زمان و کیفیت نگهداری را بهبود می‌بخشند ]53[.
سایرمزایای فیلمهای خوراکی نسبت به مواد بستهبندی پلیمری مصنوعی را میتوان به صورت زیر خلاصه کرد :