و افزایش دمای سوسپانسیون نشاسته موجب افزایش آبگیری و تورم برگشت ناپذیر گرانولها در دمای خمیری شدن و افزایش یکباره ویسکوزیته میگردد در مرحله خمیری شدن، بخشی از مولکولهای نشاسته (به ویژه آمیلوز ) از داخل گرانولها به فضای بین گرانولها وارد میشود و ماتریکس بین گرانولی تشکیل میدهد که این ماتریکس باعث افزایش شدید ویسکوزیته میشود هر چقدر اندازه گرانولها بزرگتر باشد زمان و دمای ژلاتینه شدن و خمیری شدن پایین تر خواهد بود. گرانولهای بزرگتر، پیک ویسکوزیته بالاتری را ایجاد میکنند برای مثال سیب زمینی دارای دمای ژلاتینه شدن و خمیری شدن کمتر و پیک ویسکوزیته بالاتری نسبت به نشاسته غلات میباشد. همچنین، هرچقدر نسبت آمیلوز کمتر باشد دمای ژلاتینه و خمیری شدن کمتر خواهد بود. دماهای خمیری شدن ذرت مومی (بدون آمیلوز) و ذرت نشاستهای (با آمیلوز بالا) به ترتیب ℃ 65 و ℃ 86 میباشند (قنبرزاده و همکاران، 1388).
ترکیدن گرانولها: ادامه حرارت دهی و آبگیری موجب ترکیدن گرانولها و کاهش ویسکوزیته میشود به هم زدن دیسپرسیون (اعمال برش) و پایین بودن pH موجب ترکیدن سریعتر میگردد (قنبرزاده و همکاران، 1388 ).
رتروگراداسیون62 نشاسته: سرد کردن دیسپرسیون نشاسته در آب موجب تشکیل پیوندهای هیدروژنی نشاسته – نشاسته و کاهش پیوندهای هیدروژنی آب – نشاسته میگردد. خطی بودن زنجیرهای آمیلوز موجب ممانعت فضایی کمتر، تحرک و نزدیک شدن بیشتر زنجیرها و تشکیل سریعتر پیوندهای هیدروژنی نسبت به زنجیرهای آمیلو پکتین میشود اگر محلول نشاسته، غلیظ و سرعت سرد کردن بالا باشد پیوندهای هیدروژنی در نقاط محدود تشکیل میشوند و آب را گیر انداخته و شبکه ژلی تشکیل میدهند (رتروگراده نمیشوند.) رقیق بودن محلول نشاسته و یا سرد کردن آرام محلول غلیظ نشاسته، موجب تشکیل پیوندهای هیدروژنی در نقاط زیاد و در نتیجه تبدیل شکل آمورف به شکل کریستالی میشود (رتروگراداسیون) (قنبرزاده و همکاران، 1388).
نسبت آمیلوز به آمیلو پکتین بالاتر موجب رتروگراداسیون سریعتر میشود برای مثال نشاسته سیب زمینی دیرتر از نشاسته گندم رتروگراده میگردد. حرارت دادن، مرحله اساسی در تولید فیلم نشاسته محسوب میشود در روش کاستینگ پس از تهیه محلول تشکیل دهنده فیلم (%5-1 w/w نشاسته در آب )، آن را تا بالای دمای ژلاتینه شدن حرارت میدهند (معمولا ℃ 90 به مدت 30 دقیقه)، سپس آن را خنک میکنند و بر روی سطح نچسب تفلونی پخش میکنند با خشک کردن در دمای حدود ℃60 به مدت 24 ساعت فیلمی یکنواخت تولید میشود که میتوان به راحتی آن را از سطح جدا کرد (قنبرزاده و همکاران، 1388).
روش ترمو پلاستیک (اکستروژن دمشی یا غلتکی )
در این روش، نشاسته در عدم حضور آب (یا مقادیر پایین آب) و در حضور نرمکنندههای غیر فرار (عمدتا گلیسرول)، در داخل اکسترودر و تحت فرآیندهای مکانیکی و حرارتی به نشاسته ترموپلاستیک تبدیل میشود که قابلیت شکل پذیری توسط حرارت را دارد و میتوان از آن در تولید انواع مواد بسته بندی از جمله فیلمها استفاده کرد در واقع در این روش برای ژلاتینه شدن نشاسته از حرارت و تنشهای مکانیکی استفاده میشود. فیلمهای حاصل از روش ترموپلاستیک خواص مکانیکی بهتری از فیلمهای حاصل از روش کاستینگ خواهد داشت (قنبرزاده و همکاران، 1388).

2-4-6-1- خواص کاربردی فیلمهای نشاسته ای
2-4-6-1-1- بازدارندگی نسبت به بخار آب
بازدارندگی ضعیف نسبت به بخار آب از عیبهای اساسی فیلمهای نشاستهای به حساب میآید به علت ماهیت آبدوست نشاسته، فیلمهای حاصل از آن نفوذ پذیری بالایی نسبت به بخار آب دارد این حساسیت نسبت به رطوبت باعث ایجاد تغییر در خواص کاربردی فیلم نشاسته در شرایط محیطی مختلف شده و در نتیجه کاربرد فیلمهای نشاستهای در شرایط مختلف (به ویژه در رطوبتهای نسبی بالاتر) را محدود میسازد. ترکیب شیمیایی نشاسته، فرمولاسیون(به ویژه میزان نرم کننده)، شرایط تولید فیلم و شرایط محیطی (به ویژه رطوبت نسبی) از جمله عواملی هستند که WVP63 فیلم نشاسته را تحت تاثیر قرار میدهند نوع نشاسته مورد استفاده در تهیه فیلم تاثیر به سزایی بر روی WVP فیلم نهایی دارد با افزایش میزان آمیلو پکتین، WVP بیشتر میشود. همانطور که قبلا اشاره شد برای کاهش شکنندگی فیلمهای نشاستهای حتما بایستی از نرم کننده استفاده شود اما نرم کننده علاوه بر افزایش انعطاف پذیری، نفوذپذیری نسبت به بخار آب را نیز افزایش میدهد. نرم کنندهای مانند گلیسرول از یک طرف به علت داشتن ماهیت آبدوست و از طرف دیگر به دلیل افزایش فضای آزاد بین زنجیرههای نشاسته باعث افزایشWVP میشود یک روش برای کاهش WVP فیلم نشاسته، اختلاط آن با سایر بیوپلیمرهاست. بهترین روش برای بهبود خواص بازدارندگی فیلم نشاسته، ایجاد تغییر در نشاسته و یا اصلاح آن است (قنبرزاده و همکاران، 1388).

2-4-6-1-2- بازدارندگی نسبت به گازها و ترکیبات فرار
فیلمهای نشاستهای به دلیل وجود تراکم و فشردگی بالا بین زنجیرها، وجود مقدار زیاد پیوندهای هیدروژنی، وجود حالت نیمه کریستالی، بازدارندگی عالی در مقابل اکسیژن دارند و همین امر استفاده از آنها را در بسته بندی میوهها و سبزیها جهت کاهش سرعت تنفس و افزایش ماندگاری میسر میسازد. نفوذپذیری نسبت به دی اکسید کربن در فیلمهای نشاستهای بیشتر از اکسیژن میباشد که نشان دهنده بازدارندگی انتخابی فیلم نشاسته میباشد این پدیده را میتوان به حلالیت بالای دی اکسید کربن در فیلمهای نشاستهای نسبت داد (قنبرزاده و همکاران، 1388).

2-4-6-1-3- خواص مکانیکی
نشاسته در بین بیوپلیمرها مقاوم ترین فیلم را تولید میکند و خواص مکانیکی آن در مقایسه با سایر فیلمهای پلی ساکاریدی و همچنین فیلمهای پروتئینی نسبتا بهتر میباشد. خواص مکانیکی فیلمهای نشاسته ای تحت تاثیر عوامل مختلفی قرار دارد به عنوان مثال نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین در نشاسته نقش تعیین کننده ای در خواص مکانیکی فیلم دارد یکی از عوامل موثر در خواص مکانیکی فیلمهای نشاستهای سایر ترکیباتی است که در فرمولاسیون محلول تشکیل دهنده فیلم مورد استفاده قرار میگیرند و مهمترین عامل از این نظر میزان نرم کننده میباشد که استفاده بیش از حد از آن میتواند باعث تضعیف بیشتر خواص مکانیکی فیلم شده و کاربردهای فیلم نهایی را محدود سازد (قنبرزاده و همکاران، 1388).

2-4-6-1-4- ارزیابی خواص مکانیکی فیلمهای بیوپلیمری
رایج ترین آزمون برای ارزیابی خواص مکانیکی فیلمهای خوراکی، آزمون کشش میباشد اگرچه گاهی آزمونهای دیگری مانند آزمون سوراخ کردن نیز مورد استفاده قرار میگیرد. در آزمون کشش فاکتورهای زیر اندازهگیری میشود (قنبرزاده و همکاران، 1388).
مقاومت به کشش64(TS): مقاومت به کشش یا اگر دقیقتر بگوییم مقاومت به کشش نهایی (UTS)، حداکثر تنش کششی است که یک ماده میتواند تحمل کند بدون اینکه دچار کرنش دائمی گردد. مقاومت به کشش نهایی تحت تاثیر میزان بهم پیوستگی زنجیرهای پلیمر در ماتریکس ورقهای قرار میگیرد. مقادیر این پارامتر بر حسب پاسکال یا مگا پاسکال بیان میشود.
ازدیاد طول تا نقطه شکست65 (ETB): حداکثر افزایش طول فیلم تا نقطه پاره شدن در اثر اعمال تنش کششی را نشان میدهد و معمولا بر حسب میلی متر بیان میگردد این پارامتر میزان انعطاف پذیری فیلم را نشان میدهد.
مدول یانگ یا مدول الاستیک66 (YM): به نسبت تنش کششی به کرنش کششی در حالتی که رابطه بین این دو خطی باشد گفته میشود و از شیب منحنی تنش – کرنش به دست میآید. مقادیر آن بر حسب مگاپاسکال بیان میشود.
کرنش تا نقطه شکست (SB): همانند ازدیاد طول تا نقطه شکست انعطاف پذیری فیلم را نشان میدهد ولی آن نسبت افزایش طول به طول اولیه فیلم میباشد و فاقد واحد بوده و بر حسب درصد بیان میشود.
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 (قنبرزاده و همکاران، 1388).

2-4-7- رنگ
رنگ و شفافیت فیلمهای خوراکی یکی از شاخصهای بسیار مهم در افزایش میزان بازار پسندی محصول است که به طور کلی امروزه از آنها به عنوان یکی از فاکتورهای اصلی در بسته بندیهای محصولات غذایی مختلف یاد میشود. رنگ نتیجهی فرآیندی پیچیده شامل پدیدههای فیزیکی انتقال، تجزیه، جذب و پراکنش است. مراحل اصلی ایجاد رنگ فیزیکی است اما مراحل بعدی آن علائم شیمیایی را در بر میگیرد که به پاسخهای عصبی تغییر شکل یافته و توسط مغز به شکل رنگ تفسیر خواهد شد از این رو، با توجه به اهمیت بسیار زیاد رنگ به خصوص در فرآوردههای غذایی و در افزایش میزان بازار پسندی محصول ضروری به نظر میرسد ( مشکانی و همکاران، 1389).
گلیسرول ترکیبی شفاف و بی رنگ است و باعث افزایش میزان شفافیت میشود از طرفی به خاطر تاثیر حرارت ژلاتینه شدن تا حدودی میزان رنگ گلیسرول افزایش مییابد و در نتیجه، باعث کاهش کمی در میزان رنگ فیلم میشود ( فاضل و همکاران، 1390).

2-4-8- پلاستی سایزرها67
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 (فاضل و همکاران، 1390).

2-4-8-1- مقايسه پلاستي سايزرهاي مورد استفاده
سوربيتول به علت تمايل كمتر به اتصال با آب، نسبت به گليسرول بازدارندگي بهتري را در برابر بخار آب ايجاد مي كند. متأسفانه پلاستي سايزرهاي افزوده شده، با گذشت زمان مهاجرت مي كنند و خواص فيلم را تحت تأثير قرار ميدهند و موجب سختتر و شكنندهتر شدن فيلم  ميشوند اين پديده تقريباً غير قابل اجتناب است و فرايندي طبيعي است يك تفاوت مهم بين پلاستي سايزرهاي گليسرول و سوربيتول اين است كه سوربيتول در اثر مهاجرت بر روي سطح فيلم كريستاليزه مي شود و موجب ظاهر نامطلوب مي شود ولي مهاجرت گليسرول به آساني قابل تشخيص نيست چون گليسرول بر خلاف سوربيتول در دماي اتاق بصورت كريستاليزه نبوده و مايعي شفاف است. معمولاً اولين نشانههاي مربوط به كريستاليزاسيون سوربيتول بعداز چندين ماه ظاهر مي شود.  علاوه بر افزودن پلاستي سايزر، روش ديگري كه ميتواند براي افزايش انعطاف پذيري فيلم استفاده شود، كاهش وزن مولكولي و در نتيجه كاهش نيروهاي بين مولكولي در امتداد زنجير و افزايش فضاهاي آزاد در پلي مر است اين كار توسط هيدروليز محدود انجام میشود اين کار موجب كاهش نياز به استفاده از غلظت هاي بالاي پلاستي سايزر ميشود و در نتيجه نفوذپذيري نسبت به بخار آب و

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید