دانلود پایان نامه ارشد درمورد گرانولها، آمیلوز، تشکیل

خوراکی دو اصل وجود دارد. اول اینکه بایستی از نظر FDA به صورت GRAS شناخته شود و از نظر خوراکی ایمن و مطمئن باشد. دوم اینکه بایستی از یک پلیمر تشکیل شده باشد ]53[.
2-4- کاربردهای فیلم خوراکی
فیلم ها و پوشش های فیلم خوراکی برای حذف بسته بندی های غیر خوراکی استفاده نمی شود بلکه به همراه بسته بندی های مرسوم به بهبود کیفیت و ماندگاری کمک می کند و تعداد لایه های بسته بندی را کاهش می دهد و بعد از این که بسته باز شد حفاظت از غذا را ادامه می دهد]12[.
2-5- انواع فیلم ها و پوشش خوراکی
پلیمرهای زیست تخریب پذیر را می توان براساس ترکیب شیمیایی ، روش سنتز ، روش فرآیند ، اهمیت اقتصادی ، کاربرد ، منشاء و … طبقه بندی نمود. پلیمرهای زیست تخریب پذیر را براساس منشاء می توان به پلیمرهای طبیعی یا بیوپلیمرها که از منابع تجدید شونده حاصل می شوند و پلیمرهای سنتزی که از نفت خام سنتز می شوند ، طبقه بندی نمود . بیوپلیمرها با منشاء طبیعی را میتوان به شش زیرگروه طبقه بندی کرد:
1) پلی ساکارید ها ، مانند : نشاسته ، سلولز ، لیگنین و کیتین
2) پروتئین ها ، مانند: ژلاتین ، کازئین ، گلوتن گندم ، ابریشم و پشم
3) لیپیدها ، که شامل : چربی های حیوانی و روغن های گیاهی مانند روغن کرچک
4) پلی استرهای تولید شده بوسیله میکروارگانیسم ها یا بوسیله گیاهان مانند: پلی هیدروکسی آلکانوات ها و پلی 3- هیدروکسی بوتیرات
5) پلی استرهای سنتز شده از منومرهای با منشاء طبیعی مانند : پلی لاکتیک اسید
6) دیگر پلیمرهای طبیعی مانند کائوچوی طبیعی]13[.
پوشش های خوراکی باید حتی الامکان خصوصیات ارگانولپتیک خنثی (روشن ، شفاف و فاقد بو و مزه) داشته باشند و موقع خوردن حس نشوند. بهبود ظاهر سطحی پوشش وخصوصیاتی که باحس لامسه تشخیص داده می شود از جمله نیازهای ضروری می باشد. معمولاً پوشش های پلی ساکاریدی خنثی تر ازپوشش های لیپدی هستند]1[.
2-6- تولید فیلم نشاسته
فیلم نشاسته توسط دو روش زیر قابل تولید است:
* روش کاستینگ1
* روش ترمو پلاستیک2 (اکستروژن3 دمشی یا غلتکی )
2-6-1- روش کاستینگ (روش حلال)
نشاسته در حالت طبیعی داخل گرانولهایی مجزا از هم میباشد. بنابراین برای اینکه بیوپلیمرهای آمیلوز و آمیلو پکتین قابلیت پلیمریزاسیون و تشکیل فیلم پیدا کنند لازم است که این ماکرومولکولها از داخل گرانولها آزاد گردند. برای این منظور، بایستی نشاسته ژلاتینه شود در واقع، در فرآیند ژلاتینه شدن، گرانولهای نشاسته در حضور آب متلاشی شده و زنجیرهای آمیلوز و آمیلو پکتین از داخل آنها آزاد میگردند. گرانولهای نیمه کریستالی نشاسته در دمای اتاق نسبت به انحلال در آب از خود مقاومت نشان میدهند. هنگامی که دیسپرسیون نشاسته در آب حرارت داده میشود و سپس سرد میشود، بسته به دما و زمان حرارت دهی چهار مرحله زیر تشخیص داده میشود]12[. ژلاتینه شدن، خمیری شدن، ترکیدن گرانولها و رتروگراداسیون.
2-6-1-1- ژلاتینه شدن
گرانولهای نشاسته در آب سرد نامحلول میباشند وآب کمی جذب میکنند. حرارت دادن مخلوط گرانولها و آب، موجب شکسته شدن پیوندهای هیدروژنی نشاسته – نشاسته و ایجاد پیوندهای نشاسته – آب در دمای ژلاتینیزاسیون میشود و در نتیجه آبگیری تسریع مییابد و آب به داخل گرانولها نفوذ میکند و موجب تورم برگشت پذیر گرانولها میشود (قابل برگشت با سرد کردن و خشک کردن)، در مرحله ژلاتینه شدن افزایش ویسکوزیته محلول ناچیز است ولی افزایش آبگیری از نشاسته را میتوان از روی کاهش شکست دوگانه نور زیر میکروسکوپ نوری پلاریزه تشخیص داد. کریستالی بودن ساختار میسلهای نشاسته موجب شکست دو گانه نور میشود.جذب آب موجب تبدیل شکل کریستالی به آمورف و کاهش شکست دو گانه نور میشود]12[.
2-6-1-2- خمیری شدن
گذشت زمان 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 می شود 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]12[.
2-6-1-3- 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]12[.
2-6-1-4- رتروگراداسیون4 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). 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]12[.
2-6-2- 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]12[.
2-8- معرفی نشاسته و کاساوا
2-8-1- ترکیب و ساختار نشاسته
نشاسته یک جزء غذایی عمده است و یک کربوهیدات تجزیه پذیر که از هزاران واحد گلوکز ساخته شده است. نشاسته دربرگیرنده زنجیرههای خطی و شاخه دار مولکولهای گلوکز است که آمیلوز5 و آمیلو پکتین 6نامیده می شوند. آمیلوز که یک حالت خطی نشاسته است مسئول شکل گیری فیلم های قوی است. پیوندهای فیزیکی در شبکه ماکرو مولکولی نشاسته بیشتر براساس آمیلوز هستند و بر خصوصیات مکانیکی فیلم ها تاثیر می گذارند از سوی دیگر، ساختار شاخه دار آمیلو پکتین عموماً باعث ایجاد فیلم هایی می شود که شکننده هستند]35[. نشاسته ترکیبی از دو پلیمر است آمیلوز، یک اتصال خطی (4 1 ) از glucan – D – و آمیلوپکتین، یک مولکول پرشاخه که از شاخه های کوچک (4 1 ) glucan – D – و پیوند (6 1) در اتصالات تشکیل شده است. طول زنجیره آمیلوز حدود 6000 واحد D – گلوکو پیرانوز، با وزن مولکولی بین 600000 – 150000 دالتون است. آمیلو پکتین، بر عکس بسیار پرشاخه است به طور میانگین 26- 17 شاخه، با واحدهای D- گلوکوزیل جداشده از پیوندهای (6 1 ) است. اندازهی مولکولی آمیلو پکتین بزرگتر از آن است که به طور دقیق مشخص شود ولی مطالعات پراکنش نور حدود 106 D – گلوکوزیل در هر مولکول را نشان داد که آمیلو پکتین را یکی از بزرگترین ماکرو مولکول های موجود در طبیعت میکنند. همهی نشاستهها از این دو ترکیب ساخته شدهاند. نسبت آنها در نمونههای نشاسته معمولا 20 به 80 آمیلوز به آمیلو پکتین است ]18و12[. نشاسته که به وفور در طبیعت یافت میشود، به دلیل قیمت پائین، قابلیت تجدید شوندگی و بازیافت زیستی، یکی از مواد خام جذاب و مورد علاقه برای استفاده در بسته بندیهای خوراکی محسوب میگردد. علاوه بر این حساسیت زا نبوده و به دلیل دارا بودن ویژگیهای مکانیکی و مقاومت در برابر نفوذ گازها، امکان به کارگیری و استفاده از آن در صنایع غذایی وجود دارد]7و2[. نشاسته به دلیل ماهیت پلیمری قابلیت فیلم سازی دارد به علاوه، به دلیل قیمت مناسب و در دسترس بودن توجه زیادی به آن میشود یکی از معایب فیلمهای نشاسته، مقاومت پایین آنها به رطوبت است برای حل این مشکل میتوان از چربیها یا پلیمرهای زیست تخریب پذیر مقاوم به رطوبت استفاده کرد، برای بهبود ویژگیهای فیلمهای نشاسته به ویژه خصوصیات کششی آنها میتوان از هیدروکلوئیدها در ترکیب آنها استفاده کرد]11[.
2-8-2- کاساوا
کاساوا مانیهوت اسکولنتا ، یوکا یا مانیوت هم نامیده میشود گیاهی است چوبی از تیره فرفیون (خانواده فرفیون) بومی آمریکای جنوبی است که به طور گسترده به عنوان یک محصول هر ساله در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری برای ریشه غده ای نشاسته ای آن کشت شده است که عمده ترین منبع کربوهیدرات هستند. آرد تولید شده از ریشه تاپیوکا نامیده میشود. کاساوا سومین منبع بزرگ کربوهیدرات ها برای غذای انسان در جهان است]31و25[. وخاص مناطق حاره ای ومرطوب می باشد ودر زمین های فقیر و غیر حاصلخیز وشرایط خشکسالی نیز رشد کرده و محصول اصلی آن ریشه غده ای است. ریشه های تازه حاوی حدود 30% نشاسته و مقدار کمی پروتئین می باشد]34[. ریشه های بسیار شبیه سیب زمینی را تولید میکند آنها را میتوان پوست گیری شده، و آب پز، پخته یا سرخ کرده مصرف کرد. گیاه دارای دو نوع تلخ وشیرین است که تلخی در اثر وجود سمی بنام گلوکزید سیانوژن یا هیدروسیانیک بوده و میزان آن در برگها بیشتر از ریشه است ودر اثر آنزیم لیناز هنگام پاره شدن سلولها تجزیه شده و در اثر خیساندن درآب و برش دادن وحرارت دادن عمل تجزیه سم تسریع می یابد. بزرگترین تولید کننده کاساوا برزیل و پس از آن تایلند، نیجریه، زئیر واندونزی می باشد]38[.
شکل (2-1): گیاه کاساوا شکل (2-2):نشاسته کاساوا
جدول (2-1): گیاه شناسی گیاه کاساوا ]77[.
طبقه بندی علمی
رده:دولپه ایها
راسته :مالپیگیالس
خانواده:تیره فرفیون
زیر خانواده:کروتنوییده
نژاد:مانیهوته
رده:مانیوت
گونه: اسکولنتا
نام علمی: مانیهوت اسکولنتا کرانتز
2-8-2-1- مرفولوژی گیاه کاساوا
بوته کاساوا چوبی وچند ساله است که تا ارتفاع 2 تا4 متر رشد میکند برگها بصورت توده ای در تاج درخت شبیه به برگ نخل گسترده و روی دمبرگ بلند و باریکی شامل 5 تا 9 پهنه به وجود میایند آنها فقط بسوی انتهای شاخه رشد می کنند وقتی گیاه در حال رشد است .ساق

مطلب مرتبط :   پایان نامه رایگان درموردرفتارهای، گرایش، کالاهای

دیدگاهتان را بنویسید