بهبود عملکرد

دانلود پایان نامه

دهنده مواد است. و به همین دلیل مقیاس نانو بهترین تعریف برای تکنولوژی میباشد. به عقیده مدیر اجرایی مؤسسه نانو تکنولوژی انگلستان فناوری نانو ادامه و گسترش روند مینیاتوریزه کردن است و به این طریق تولید مواد، تجهیزات و سامانه هایی با ابعاد نانو انجام می شود. در حقیقت فناوری نانو به ما امکان ساخت و طراحی موادی را می دهند که کاملاً دارای خواص و اختصاصات جدید هستند. نانو تکنولوژی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده ها محیط زیستی سالمتر را فراهم میکند.
آینده تعلق به فرآیندهای جدید با هدف افزایش کارایی محصولات، طول عمر مواد و بهبود ایمنی و کیفیت غذا خواهد داشت. نانو تکنولوژی توانایی آن را دارد تا انقلابی در صنعت غذایی ایجاد کند. نانو تکنولوژی را می توان در توسعه مواد در مقیاس نانو، سیستم های رهایش کنترل شده، تشخیص آلودگی و … به کاربرد. در چند سال اخیر صنایع غذایی جهان میلیون ها دلار در راه تحقیق و توسعه نانو تکنیک سرمایه گذاری نموده و تعدادی از بزرگترین کارخانجات محصولات غذایی مانند نستله و آلتریا و اچ جی هانیز و یونیلور از پیشگامان تحقق بخشیدن به این رویه تهیه مواد غذایی می باشند و صدها کارخانه کوچکتر دیگر نیز از آنها پیروی می کنند. پیشرفت در بسته بندی هوشمند برای افزایش عمر مفید محصولات غذایی هدف بسیاری از شرکت هاست. این سیستم های بسته بندی قادر خواهند بود پارگی ها و سوراخ های کوچک را با توجه به شرایط محیطی (مانند تغییرات دما و رطوبت) ترمیم و مصرف کننده را از فساد ماده غذایی آگاه سازند. ( ساکسلو66 ، 2003).

2-4- بایو نانو تکنولوژی
نانو بایو تکنولوژی حوزه نو ظهور علمی و فنی است که گرایش چند رشته ای از علوم (شیمی، زیست شناسی، فیزیک، علم مواد) است. این حوزه از یک سو، به فعالیتهای همگام علم مواد و بیولوژی اشاره دارد و از سوی دیگر حد فاصل علم فیزیک و بیولوژی است. نانو بایوتکنولوژی با سیستمهایی در مقیاس نانو که با راهکار بالا به پائین ساخته شدهاند (خرد کردن واحدهای بزرگتر به اجزای کوچکتر ) یا از روش پائین به بالا برای سامان دادن اجزا بهره میبرند، سر کار دارند. نانو بایو تکنولوژی بیش از آنکه شاخهای از بایوتکنولوژی باشد شاخه ای از نانو تکنولوژی است. بایوتکنولوژی از سازوارههای زنده در کاربردهای صنعتی مختلف است، ولی نانو بایوتکنولوژی استفاده از قابلیتهای نانوتکنولوژی در کاربردهای زیستی است. بنابراین واژه نانو بایوتکنولوژی نیز مانند واژههایی چون بیومکانیک و بیومتریال به استفاده از تکنولوژیهای مختلف، در کاربردهای زیستی اشاره دارد و نه به استفاده از قابلیتهای ارگانیزمهای حیاتی در کاربردهای مختلف صنعتی. نانو کامپوزیتها جایگزین خوبی برای بطریهای پلاستیکی نوشیدنیها هستند استفاده از پلاستیک برای ساخت بطری باعث فساد و تغییر طعم نوشیدنی میشوند، نانوکامپوزیتها میتوانند به عنوان مواد بسته بندی جدید استفاده شوند، یک مثال نانوکامپوزیتهای تشکیل شده از نشاسته سیب زمینی و کلسیم کربنات است، این فوم مقاومت خوبی به حرارت دارد، سبک و زیست تخریب پذیر است و میتواند برای بسته بندی مواد غذایی به کار رود. افزودن 5-3% از نانو خاک رس به ماده پلاستیک آن را سبک تر، قویتر و مقاومتر به حرارت می کند و خواص ممانعت کنندگی بهتر در برابر اکسیژن، دی اکسید کربن، رطوبت و مواد فرار دارد (پاپر67، 1999)

2-3- کامپوزیت و نانو کامپوزیت
کامپوزیت مخلوط از پلیمر و پرکننده68 میباشد. و نانوکامپوزیت، کامپوزیتی است که حداقل یکی از ابعاد پرکننده (طول و عرض یا ضخامت) در مقیاس نانو (1تا100نانومتر) باشد. نانو کامپوزیتها مخلوطی از پلیمرها با افزودنی های آلی و غیر آلی هستند که شکلهای هندسی مشخصی (فیبرها، فلینگ ها، گوی ها و ذرات) دارند. استفاده از پرکننده هایی در ابعاد نانو منجر به ایجاد نانو کامپوزیتهای پلیمری می شوند که میتوانند جایگزین خوبی برای کامپوزیت های پلیمری مرسوم باشند. پرکننده ها می تواند به شکل های صفحه ای، رشته ای یا ذره ای باشد. با نازک کردن لایه ها، کوچک کردن قطر رشته ها و ریز کردن ذرات در حد نانو، به ترتیب در هر یک از پرکننده های ذکر شده میتوان نانو کامپوزیت را ایجاد نمود ( چیوارک69 و همکاران، 2009). این نسل جدید کامپوزیت ها بهبود چشمگیری در مقایسه با پلیمرهای اولیه نشان میدهند. همچنین منافع مازادی مانند دانسیته پایین، شفافیت، جریان خوب، ویژگی های سطحی بهتر و برگشت پذیری را به ارمغان میآورند. این ویژگی ها به دلیل سایز ذرات آنها میباشد. استفاده از نانوکامپوزیت ها در ساختار پلیمرهای بسته بندی غذایی موجب بهبود خواص نگهدارندگی پلیمرها میشود. کارایی بالای نانو ذرات و نانو لوله ها زمینه بکارگیری پلیمرهای زیست تجزیه پذیر را در صنعت بسته بندی مواد غذایی فراهم نموده است (سورنتینو70 و همکاران، 2007).

2-5- بایو نانو کامپوزیت
در طول چند سال اخیر “بایو نانو کامپوزیت” تبدیل به یک اصطلاح رایج برای تعیین نانوکامپوزیت ها که شامل پلیمرهای طبیعی (بایو پلیمر ها) در ترکیب با مواد معدنی هستند و نشان دهنده حداقل یک بعد در مقیاس نانومتر هستند میباشد (روییز هیتزکی71 ،2005) . قسمت قابل توجه ای از تلاش ها در حال حاضر متمرکز است بر گسترش نانو کامپوزیت ها بر مبنای بایو پلیمر که ویژگی آن ها در مقایسه با نانو کامپوزیت های مشتق شده از پلیمر های سنتزی به خوبی شناخته شده است. (بهبود خواص مکانیکی ، پایداری حرارتی بالاتر ، م
انع گازها) (الکساندر72،2000). علاوه بر این ویژگیها بایو نانو کامپوزیت ها مزیت قابل توجه ای از زیست سازگاری، زیست تخریب پذیری و برخی موارد بهبود ویژگی های عملکردی به وسیله ارائه بایولوژی یا بخش معدنی نشان دادند. موجودات زنده تولید کننده نانو کامپوزیت ها ی طبیعی هستند که آرایش سلسه مراتبی شگفت انگیز از ترکیبات آلی و معدنی از مقیاس نانو تا مقیاس میکرو را نشان میدهد (داردر73، 2007)

2-6- فلز تیتانیوم
بسیاری از مهندسین و طراحان هنوز تیتانیوم را فلزی گران و ناشناخته قلمداد می کنند اما پیشرفت های اخیری که در زمینه تولید این فلز صورت گرفته است نشان می دهد که تیتانیوم ماده ای بسیار فوق العاده برای استفاده های مهندسی است. تیتانیوم با عدد اتمی 22 و نماد Ti از عناصر گروه فلزات واسطه می باشد. نقطه ذوب 1668درجه سانتیگراد، نقطه جوش 3287 درجه سانتیگراد و وزن اتمی 88/47 دارد. یکی از ویژگی های مهم تیتانیوم چگالی پایین آن 506/4 گرم بر سانتیمتر مکعب می باشد. این ویژگی همراه با استحکام و مقاومت بالا در برابر خراشیدگی تیتانیوم را به فلزی ایده آل تبدیل کرده است. تیتانیوم عمدتاً در صنایع هوا فضا و همینطور در کارخانه ها و تجهیزات صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. این فلز همچنین در ساخت عینک ها، مهندسی کنترل و فناوری پزشکی خصوصاً مواردی که حد تحمل بیولوژیک از اهمیت زیادی برخوردار است مورد استفاده قرار می گیرد. تیانیوم ماده ای غیر سمی حتی در مقادیر بالا می باشد. همچنین این ماده هیچ نقشی در سیستم طبیعی بدن انسان ایفا نمی کند. بطور تخمینی روزانه 8 میلی گرم تیتانیوم وارد بدن انسان می شود. اگر چه تقریباً بدون جذب شدن از بدن دفع میگردد ( بهاور و همکاران، 1392).

2-6-1- نانو دی اکسید تیتانیوم
دی اکسید تیتانیوم در اندازه نانومتری یک فوتو کاتالیست ایده آل است که مهم ترین دلیل وجود این خاصیت در این ماده قابلیت جذب اشعه فرابنفش است. فوتون های فرابنفش بسیار پرانرژی هستند و در بیشتر موارد می توانند به سادگی باعث تخریب اجسام گردند. دی اکسید تیتانیوم با جذب اشعه فرابنفش و به واسطه خاصیت فوتوکاتالیستی خود می تواند پوششی ضد باکتری روی سطوح ایجاد کند و هم چنین مانع از عبور اشعه گردد. وجود همین خواص ویژه، نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم را تبدیل به گزینه ای مناسب برای استفاده در کرم های ضدآفتاب نموده است. حذف بوی نامطبوع و تجزیه سموم آلی و معدنی و میکروارگانیسم های مضر و بیماری زای موجود در آب و فاضلاب کاربرد عمده دیگر این ماده است. نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم خاصیت آب دوستی بالایی دارند ( بهاور و همکاران، 1392).

2-7- بسته بندی فعال
تکنولوژی جدید در بسته بندی مواد غذایی در پاسخ به نیازهای مشتریان یا در راستای تولید صنعتی محصولات غذایی محافظت شده با روش های ملایم تر، تازه، لذیذ و راحت با عمر انباری زیاد و کیفیت کنترل شده توسعه می یابند. علاوه بر این تغییرات در نحوه توزیع(مثل جهانی سازی بازاردر نتیجه توزیع غذا در مسافت های طولانی) یا روش زندگی مصرف کنندگان ( بدلیل صرف زمان کمتر برای خرید غذای تازه از بازارو پخت و پز) مهمترین چالش ها در زمینه صنعت بسته بندی می باشد و به عنوان نیروی پیش برنده در جهت توسعه مفاهیم جدید بسته بندی و بهبود یافته می باشند که میزان مدت زمان نگهداری را افزایش داده در حالیکه موجب حفظ ایمنی و کیفیت مواد غذایی شده و آن را تحت نظارت دارد. در بسته بندی فعال به بسته بندی اجازه داده می شود تا با غذا و محیط اطرافش واکنش متقابل داشته باشد و نقش دینامیکی در نگهداری ماده غذایی بازی نماید.
بسته بندی فعال به صورت زیر تعریف می شود:
“در بسته بندی فعال شرایط حاکم بر غذای بسته بندی شده را به نحوی تغییر می دهد تا مدت زمان نگهداری آن را افزایش داده و ایمنی و خصوصیات حسی غذا را بهبود بخشیده در حالیکه کیفیت غذای بسته بندی شده را حفظ می نماید”یا” بسته بندی فعال به عنوان زیر مجموعه ای از بسته بندی هوشمند طبقه بندی می شود و به شرکت افزودنی های خاص در فیلم های بسته بندی یا در داخل بسته با فرض نگهداری و افزایش عمر انبار مانی اطلاق میشود”.
بسته بندی فعال می تواند نقش های متعددی را داشته باشد که در بسته بندی های رایج وجود ندارد. این نقش ها عبارتنداز: فالیت ضدمیکروبی، گرفتن اکسیژن، رطوبت و اتیلن (ویژگی اسکاونجری)، رهاکردن مواد طعمی و یا اتانول ( بهاور و همکاران، 1392).

2-8- بسته بندی نانو
یکی از کاربردهای تجاری نانوتکنولوژی در بخش غذایی بسته بندی است. پیشگوئی شده است که در 25% بسته بندی های غذایی در دهه آینده از نانوتکنولوژی استفاده میشود. هدف اصلی در بسته بندی نانو افزایش عمر ماندگاری به وسیله بهبود عملکرد مانع در کاهش گاز، تبادل رطوبت و پرتو نور UV است. بالغ بر 90 درصد بسته بندی نانو بر اساس نانو کامپوزیت است که بهبود دهنده عوامل حامل در لفاف های پلاستیکی برای مواد غذایی و بطری های پلاستیکی برای نوشیدنی های غیر الکلی و آبمیوه است.
بسته بندی نانو می تواند خصوصیات ضدمیکروبی، آنتی اکسیدانی و گسترش مدت ماندگاری و غیره داشته باشد.
به طور کلی کاربردهای فناوری نانو در بسته بندی و حفاظت از محصولات را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:
– نانوکامپوزیت های مغناطیسی مورد استفاده در حسگرهای برچسبی.
– نانوکامپوزیت های پلیمری کلی(خاک رس) برای بهبود ویژگی های عایقی.
– پلاستیک های جدید برای استفاده در بطری ها با خواص عایق در برابر
اشعه UVو نفوذ گازها.
– برچسب های RFID .
– نفوذ ذرات پرکننده پلیمرها.
– نانو بارکدها و برچسب ها جهت بسته بندی و محافظت مقادیر کم.
– ارتقای دوام و قابلیت استفاده و بسته بندی پلاستیک ها.
– روکش های با نانو کامپوزیت های پلیمری و نانو الیافی.
– نانومواد افزودنی برای بهبود عملکرد (استحکام، مقاوم به آب، جذب، رسانایی و …).
– کاغذ و یا پلاستیک های با قابلیت حسگرها.
– نانوکدهای ساخته شده از مواد کاغذی و یا پلاستیکها برای شناسایی و تأیید اهداف بسته بندی هوشمند (سورنتینو74 و همکاران، 2007).
2-9- فیلمهای خوراکی
امروزه آلودگیهای ناشی از پلیمرهای سنتزی، توجه همگان را به استفاده از مواد زیست تخریب پذیر معطوف کرده است و در طی دو دهه اخیر مطالعه بر روی مواد زیست تخریب پذیر حاصل از پروتئین ها و کربوهیدارت ها گسترش وسیعی یافته است. این اکرومولکول ها به طور بالقوه میتوانند جایگزینی مناسب برای پلیمرهای سنتزی حاصل از مشتقات نفتی به شمار روند. بسته بندی های زیست تخریب پذیر که قابلیت خوراکی بودن و مصرف به همراه ماده غذایی را دارند به دو دسته فیلمها و پوشش های خوراکی تقسیم میشوند. فیلمهای خوراکی قبل از کاربرد در بسته بندی ماده غذایی به صورت لایه ای نازک تولید میشوند و بعد همانند پلیمرهای سنتزی برای بسته بندی به کار میروند. فیلم پوششی یکنواخت و یکپارچه با ضخامت کمتر از 01/0 اینچ است. فیلم ها می توانند به شکل لفاف، کپسول و کیسه تولید شوند که این محصولات با ضخامت مشخصی قالب گیری میشوند. پوششهای خوراکی بر خلاف فیلمها بر روی ماده غذایی تشکیل میشوند. بنابراین پوشش به عنوان بخشی از محصول بوده و موقع استفاده روی محصول باقی میماند. این کار توسط روش هایی نظیر واکس زدن، اسپری کردن و غوطه ور کردن صورت می گیرد. فیلم ها و پوشش های خوراکی در مقایسه با پلیمرهای سنتی دارای مزایای منحصر به فردی میباشند. زیست تخریب پذیری، بازدارندگی خوب از تبادل گازهای تنفسی CO2 و O2 و در نتیجه کنترل تنفس میوهها و سبزیها، بازندارندگی از انتقال و تبادل ترکیبات بودار و طعم دار و همچنین حفاظت محصول در مقابل صدمات مکانیکی از جمله مهمترین مزایای فیلم ها و پوشش های خوراکی می باشند. زمان ماندگاری مواد غذایی از طریق برهمکنش های متعدد آنها با محیط اطراف کنترل شده و با استفاده از فیلم های محافظ افزایش مییابد. فیلمهای خورکی میتوانند با ایفای نقش با عنوان غشاهای انتخابی در برابر انتقال رطوبت، انتقال اکسیژن، اکسیداسیون لیپیدها و از دست رفتن ترکیبات فرار مؤثر در بو و طعم زمان ماندگاری و کیفیت ماده غذایی بهبود بخشند. یکی دیگر از مزایای فیلمها این است که می توانند به عنوان حامل برای افزودنیها و ترکیبات مختلف مانند مواد ضد میکروبی، آنتی اکسیدانها و غیره عمل کنند که در این حالت به آنها بسته بندی فعال گفته می شود ( کوآنگ یئون لی75 و همکاران، 2004).
کاربرد فیلمهای خوراکی در محصولات غذایی به سال های بسیار دور بر میگردد. چینی ها در قرن دوازدهم و سیزدهم میلادی مرکبات را با موم پوشش میدادند تا از افت وزن و کاهش رطوبت آنها جلوگیری شود. در قرن شانزدهم میلادی گوشت را با چربی پوشش میدادند تا از چروکیدگی آن جلوگیری شود. در همان زمان برای نگهداری گوشت گوشت و سایر مواد غذایی آنها را با فیلم های ژلاتین پوشش میدادند. یوبانوعی فیلم ترکیبی از چربی و پروتئین خوراکی است که از قرن پانزدهم در

دیدگاهتان را بنویسید