بررسي خصوصيات فيزيكي- شيميايي آئروژل بر پايه سلولز به عنوان عايق حرارتي و جاذب رطوبت در بسته بندي گوشت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

علوم و صنايع غذايي

دكتري

بهره‌برداري و ايجاد ارزش‌افزوده از انواع ضايعات كشاورزي داراي مزاياي اقتصادي بالقوه است به همين دليل در اين مطالعه از پوسته بادام‌زميني به‌عنوان ماده اوليه براي استخراج نانوالياف سلولز استفاده شد. نانوالياف سلولز استخراج شده از پوسته بادام زميني با استفاده از پيش تيمار اسيد سولفوريك در سه غلظت 4، 6 و 8 مولار در دماهاي 30، 45 و60 درجه سلسيوس به مدت زمان 45 دقيقه استخراج شد. بهترين شرايط استخراج، در غلظت 6 مولار اسيد سولفوريك و دماي 45 درجه سلسيوس براساس قطر نانوالياف سلولز (51 نانومتر) انتخاب شد. ويژگي‌هاي نانوالياف سلولز استخراج شده توسط ميكروسكوپ الكتروني، طيف سنجي مادون قرمز، پراش اشعه ايكس و وزن سنجي گرمايي آناليز شد. در اين مطالعه، دو كاربرد آئروژل‌ها به عنوان عايق در بسته گوشت به منظور كاهش نوسانات دمايي يخچال و استفاده از آئروژل حاوي كوركومين به عنوان جاذب رطوبت در بسته گوشت به طور جداگانه مورد بررسي قرار گرفت. در بخش اول، كامپوزيت آئروژلي با استفاده از نانوالياف سلولز (غلظت‌هاي 1، 5/1 و 2 درصد وزني/وزني) و پلي وينيل الكل (1 و 3 درصد وزني/وزني) با نسبت 2:1 توسط فرايند خشك‌كن انجمادي توليد شد. بهترين آئروژل بر اساس تاثير غلظت نانوالياف سلولز و پلي وينيل الكل بر تخلخل (89/98-74/96 درصد)، دانسيته ( kg/m317-24/10)، اندازه منافذ (um 26/79-13/1)، هدايت حرارتي (W/mK 042/029-0/0)، مقاومت به فشار دركرنش 50 درصد ( kPa91/50-18/3) و كرنش80 درصد (kPa 40-166/28) و بازيابي شكل در كرنش 50 درصد (66/84-06/51 درصد) و 80 درصد (71/65-12/42 درصد) انتخاب شد. در ادامه صفحات آئروژل در دولايه پلي اتيلن دوخت حرارتي شدند و گوشت در بسته قرار گرفت. به منظور بررسي توانايي آئروژل در حفظ زنجيره سرد، يخچال به مدت 12 ساعت خاموش شد. بسته حاوي آئروژل در مقايسه با بسته شاهد سبب كاهش نرخ گرمايش بيش از دو برابر شد. در نهايت بسته حاوي عايق توانست به طور موثري تغيير در خصوصيات كيفي گوشت طي نوسانات دمايي يخچال را به تاخير بياندازد. در بخش دوم، ابتدا كامپوزيت آئروژل با استفاده از غلظت‌هاي 1، 5/1 و 2 درصد (وزني/وزني) نانوالياف سلولز و پلي وينيل الكل 4،2 و6 درصد (وزني/وزني) و نسبت 1:1 توليد شد. بهترين آئروژل بر اساس تاثير غلظت نانوالياف سلولز و پلي وينيل الكل بر درصد تخلخل، دانسيته، اندازه منافذ، جذب آب، جذب بخار آب و خصوصيات مكانيكي انتخاب شد. در ادامه كوركومين در سه سطح 40،30 و 50 درصد (بر اساس وزن خشك) در ماتريكس آئروژل ريزپوشاني شد. سطح 40 درصد كوركومين بر اساس راندمان ريزپوشاني (29/0±57/80 درصد)، ظرفيت بارگذاري (22/0±0 85/22 درصد) و خصوصيت آنتي اكسيدان (31/0± 24/71 درصد) به عنوان بهترين نمونه انتخاب شد. آزمون طيف سنجي مادون قرمز بر همكنش فيزيكي بين كوركومين و كامپوزيت را نشان داد. مطابق نتايج وزن سنجي حرارتي تاخير در دماي تخريب كامپوزيت آئروژل حاوي كوركومين نشان دهنده سازگاري بسيار خوب كوركومين با ماتريكس آئروژل بود. كامپوزيت حاوي كوركومين خصوصيت ضد باكتريايي در برابر استافيلوكوكوس اورئوس به دليل قطر عدم هاله رشد (6 ميلي‌متر) نشان داد. نتايج رهايش آئروژل حاوي كوركومين در محيط شبيه سازي گوشت با توجه به رهايش 65 درصد به مدت 8 روز مبين بر رهايش پيوسته كوركومين از ماتريكس آئروژل بوده كه بسيار مناسب براي افزايش ماندگاري گوشت در طول نگهداري مي‌باشد. سنيتيك رهايش نشان داد كه براي محيط گوشت مدل‌هاي ريتگر- پپاس و پپاس - سهلين با توجه به ضريب تبيين بالا بهترين مدل‌ها مي‌باشند. نتايج انبار ماني نشان دادكه بسته بندي حاوي آئروژل با كوركومين در مقايسه با بسته داري آئروژل بدون كوركومين و بسته شاهد توانست انبار ماني گوشت را از 6 روز به 8 روز افزايش دهد. به طور كلي، اين پژوهش راهكارهاي مناسبي در زمينه بسته بندي مواد غذايي به منظور جلوگيري از ضايعات غذايي بر پايه استفاده از ضايعات كشاورزي زيست تخريب پذير ارائه داد.

227378

صنايع غذايي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان