کارایی اقتصادی و انعطاف پذیری

دانلود پایان نامه

مقاومت تسیلم: به میزان تنش کششی که در آن تنش، اولین علائم تغییر شکل (کرنش) غیر الاستیکی ظاهر میشود میگویند. بالاتر از تنش تسلیم، تغییر شکل برگشت ناپذیر (پلاستیک) رخ میدهد و معمولا نقطه شکست میکروسکوپی نیز نامیده میشود.
انرژی تا نقطه شکست (EBP ): این پارامتر توسط سطح زیر منحنی تنش – کرنش تا نقطه شکست تعیین میشود.


Toughness (T): به نسبت EBP به حجم نمونه گفته میشود و تغییرات آن شبیه EBP میباشد.
برای انجام آزمون کشش از دستگاههای بافت سنج و کشش سنج استفاده میشود ]14[.
ناکائو و همکارانش (2007)، تهیه فیلم های ترکیبی ژلاتین و پروتئین ایزوله سویا و خواص نوری، مکانیکی، تورم فیلم های کامپوزیتی تهیه شده از پروتئین ایزوله سویا (SPI) و ژلاتین را مطالعه کرده اند. SPI بوی لوبیایی کمی دارد و فیلم نسبتاً ترد و شکننده ای تشکیل می دهد و خواص مکانیکی نسبتاً ضعیفی دارد. خواص پروتئین سویا با ترکیب شدن با ژلاتین، نشاسته، آلژینات سدیم و وی پروتئین ایزوله می تواند بهبود یابد. نتایج آزمایشات نشان داد که افزایش میزان ژلاتین استحکام کششی، مقاومت به پارگیE، ضریب الاستیک را بطور چشمگیری بهبود داده است. وقتیکه مقدار ژلاتین در فیلم کامپوزیتی افزایش مییابد فیلم شفاف تر، یکنواخت تر، منعطف تر می شود. فیلم ژلاتین خواص مکانیکی بهتری نسبت به فیلمSPI دارد. که این حقیقت به واکنش پروتئین/ پروتئین که بوسیله پیوندهای هیدروژنی یا توسط واکنش الکترواستاتیک و یابا خاصیت هیدروفوبی ایجاد می شود بر می گردد. در کل افزایش نسبت ژلاتینTS مواد جامد کل، مقاومت به پارگیEB، ضریب الاستیکEM و قابلیت تورم فیلم های کامپوزیتی را افزایش داده و فیلم خیلی بیشتر شفاف میشود ] 57[.
جانگ و همکارانش(2008)، 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 ]40[.
کارولینو همکارانش (2009)، 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 استفاده از پلاستیک کننده های هیدروفوبیک مشتق شده از اسید سیتریک و لستین سویا به عنوان امولسیفایر بود، مقادیر استحکام کششیTS از 36 به 103 MPa تغییر کرد. هر چند با افزایش غلظت پلاستیک کننده ها (استیل تری بوتیل سیترات و تری بوتیل سیترات)TS به 57% کاهش یافت ولی هیچ ارتباطی بین مقادیر پلاستیک کننده و کشیدگیE در مقدارهای آزمایش شده مشاهده نشد ]31[.
کونگ و همکارانش (2004)، خواص مکانیکی فیلم های ترکیبی ژلاتین را مطالعه کردند. مطالعات زیادی برای بهبود خواص مکانیکی فیلمهای پلی ساکاریدی با ترکیب شدن مواد هیدروفوب و پلاستیک کننده ها صورت گرفته است.محققان فوق گزارش کرده اند که ترکیب شدن ژلان در ژل های ژلاتینی منجر به افزایش سینرژیستی قدرت شبکه ژلی و بهبود ثبات و استحکام ژل شده است. اثر نسبت ژلان/ژلاتین و غلظت NaCl روی خواص مکانیکی این فیلم ها بررسی شده است. TS (ماده جامد کل ) تأثیر مهمی روی خاصیت مکانیکی فیلم دارد.استحکام به کشش فیلم های کامپوزیتی ژلان/ ژلاتین به نسبت افزایش ژلاتین به طور خطی کاهش مییابد در حالی که مقاومت کششیTE با افزایش ژلاتین افزایش مییابد. در واقع ژلاتین جهت ایفای نقش پلاستیک کننده مناسب می باشد که انعطاف پذیری فیلم را افزایش داده و شکنندگی فیلم را نیز کاهش می دهد. وزن مولکولی نسبتاً پایین ژلاتین می تواند اجازه دهد که براحتی در شبکه های ژلان جای گرفته و موجب انعطاف بیشتر و کاهش سختی فیلم های کامپوزیتی گردد ]44[.
2-3-3- روشهای تولید فیلم پروتئینی
برای تولید فیلمهای بیوپلیمری از پروتئینها میتوان از دو روش کلی مرطوب و خشک استفاده کرد.
روش مرطوب (روش کاستینگ یا تبخیر حلال)
روش خشک
در روش مرطوب، محلول و یا دیسپرسیونی از پروتئینی با نرم کنندهها در حلال مناسب (مانند آب، اتانول، ایزوپروپیل الکل، استون و غیره) تهیه میشود و سپس بسته به نوع پروتئین، توسط روشهای زیر پروتئین از فاز حلال جدا میشود:
تغییر در شرایط حلال: مانند تغییر قطبیت تغییر pH، افزودن الکترولیتها
تیمار حرارتی
مطلب مرتبط :   منابع و ماخذ مقاله مهارت های زبانی و ابعاد هوش معنوی

جستجو در سایت ما :


جداسازی حلالتوسط تبخیر و خشک کردن
به استثنای زئین ذرت، گلوتن گندم، کافیرین سورگوم و کراتین، بیشتر پروتئینهای مولد فیلم، محلول در آب هستند. وقتی در تهیه فیلم یا پوشش از اتانول استفاده میشود باید در طول تهیه آن اقدامات ایمنی لازم صورت گرفته و به مقدار حلالی که در طول تبخیر وارد جو میشود توجه شود.در این مورد اگر حلال بازیابی شود کارایی اقتصادی عملیات نیز افزایش مییابد.
گاهی برای حل کردن پروتئین در حلال و تهیه دیسپرسیون، به عوامل شکننده پیوندها (به ویژه پیوندهای کووالانسی) نیاز است. برای مثال پیوندهای دیسولفیدی (کووالانسی) باید در کراتین شکسته شوند تا کراتین حل شود. گاز زدایی یک مرحله مهم برای جلوگیری از تشکیل حباب در فیلم یا پوشش نهایی است. سرانجام فیلم یا پوشش پروتئینی به ترتیب از طریق ریختن محلول آماده شده در قالب یا سطح نچسبیده (مانند تفلون) و پوشش دهی سطح ماده غذایی و سپس تبخیر حلال شکل میگیرد. پس از خشک شدن، فیلم از سطح جدا میشود. استفاده از هوای گرم با رطوبت کم و سرعت زیاد، خشک شدن را تسریع میکند.
روش خشک: در روش خشک از خواص ترموپلاستیکی برخی از پروتئینها استفاده میشود ]14[.
2-3-4- اصلاح ویژگیهای فیلم پروتئینی
در سالهای اخیر برای بهبود ویژگیهای مکانیکی، بازدارندگی و حلالیت فیلمهای پروتئینی روشهای زیادی بررسی شده است. این روشها عموما شامل اصلاح ساختمان پروتئین و یا بر هم کنش بین مولکولهای پروتئین است. روش دیگر ایجاد فیلمهای مرکب یا امیخته از طریق وارد کردن پلی ساکارید یا مواد آبگریز (لیپید یا موم) است ]14[.
2-3-5- پلاستی سایزرها
فیلمهای پروتئینی و پلی ساکاریدی به علت بر هم کنش بین پیوندهای بین مولکولی در درون پلیمر، اغلب سخت و شکننده هستند به همین علت و برای کاهش شکنندگی پلیمر از پلاستی سایزرهایی مانند گلیسرول استفاده میشود. افزودن پلاستی سایزر، بر هم کنش در ساختار پلیمر، دمای انتقال شیشهای افزایش مقاومت به کشش، مدول الاستیک و ممانعت کنندگی در برابر انتقال رطوبت، اکسیژن، آروما و روغن را کاهش و میزان کشش پذیری را افزایش میدهد و باعث بهبود انعطاف پذیری فیلم میشود. پلاستی سایزرها با تخریب پیوندهای هیدروژنی درون و بین مولکولی، پیوندهای هیدروژنی بین زنجیرههای آمیلوز و آمیلو پکتین را کاهش میدهند و برهم کنش بین آنها را کم میکنند در نتیجه، فاصله بین مولکولهای پلیمر و حرکات مولکولی زیاد میشود و انعطاف پذیری پلیمر افزایش مییابد با کاهش برهم کنش بین زنجیرههای پلیمر، مقاومت به کشش و مدول الاستیک کاهش و میزان کشش پذیری افزایش مییابد ]12[.
2-3-5-1- مقایسه پلاستی سایزرهای مورد استفاده
سوربیتول به علت تمایل کمتر به اتصال با آب، نسبت به گلیسرول بازدارندگی بهتری را در برابر بخار آب ایجاد می کند. متأسفانه پلاستی سایزرهای افزوده شده، با گذشت زمان مهاجرت می کنند و خواص فیلم را تحت تأثیر قرار میدهند و موجب سختتر و شکنندهتر شدن فیلم  میشوند این پدیده تقریباً غیر قابل اجتناب است و فرایندی طبیعی است یک تفاوت مهم بین پلاستی سایزرهای گلیسرول و سوربیتول این است که سوربیتول در اثر مهاجرت بر روی سطح فیلم کریستالیزه می شود و موجب ظاهر نامطلوب می شود ولی مهاجرت گلیسرول به آسانی قابل تشخیص نیست چون گلیسرول بر خلاف سوربیتول در دمای اتاق بصورت کریستالیزه نبوده و مایعی شفاف است. معمولاً اولین نشانههای مربوط به کریستالیزاسیون سوربیتول بعداز چندین ماه ظاهر می شود. علاوه بر افزودن پلاستی سایزر، روش دیگری که میتواند برای افزایش انعطاف پذیری فیلم استفاده شود، کاهش وزن مولکولی و در نتیجه کاهش نیروهای بین مولکولی در امتداد زنجیر و افزایش فضاهای آزاد در پلی مر است این کار توسط هیدرولیز محدود انجام میشود این کار موجب کاهش نیاز به استفاده از غلظت های بالای پلاستی سایزر میشود و در نتیجه نفوذپذیری نسبت به بخار آب و اکسیژن کاهش مییابد و همچنین موجب افزایش حلالیت و امولسیونه شدن و بهبود هضم پذیری فیلمهای می گردد ]4[.