دانلود فایل های آموزشی

دانلود نمونه سوال فایل های آموزشی و پژوهشی نقد و بررسی مظالب دانشگاهی پروژه های دانشجویی تحقیق و مقاله

برای دانلود متن کامل پایان نامه ها اینجا کلیک کنید

دانلود نمونه پایان نامه-— (550)- موضوع پژوهش


معادله2-3. خلاصه معادلات اکسیداسیون اسید اسکوربیک که در آن AA اسید اسکوربیک و DHAA دی هیدروآسکوربیکاسید است. مجموع ظرفیت جذب اکسیژن با میزان اسید اسکوربیک تعیین میشود. برای انجام کامل واکنش کاهش یک مول اکسیژن نیاز به دو مول اسید اسکوربیک است. نمک اسید اسکوربیک و آسکوربات در طراحی جاذبها در هر دو فنآوری جاذب …


تحقیق علمی دانشگاه- — (550)- دانلود پژوهش علمی

معادله2-3. خلاصه معادلات اکسیداسیون اسید اسکوربیک که در آن AA اسید اسکوربیک و DHAA دی هیدروآسکوربیکاسید است. مجموع ظرفیت جذب اکسیژن با میزان اسید اسکوربیک تعیین میشود. برای انجام کامل واکنش کاهش یک مول اکسیژن نیاز به دو مول اسید اسکوربیک است. نمک اسید اسکوربیک و آسکوربات در طراحی جاذبها در هر دو فنآوری جاذب و فیلم استفاده میشود. این فیلم فعال ممکن است همراه با یک کاتالیزور، معمولا یک فلز واسطه (مس، کبالت) باشد، و آن را با آب فعال میکنند. بنابراین، این تکنولوژی به خصوص برای محصولات غذایی آبی و یا محصول بستهبندی و سترون شدهای به کار میرود که با آب و یا بخار آب داخل اتوکلاو قادر به راه اندازی روند مهار اکسیژن است. 2-3-3. اکسیداسیون آنزیمی (به عنوان مثال، گلوکز اکسیداز و الکل اکسیداز) در برخی جاذبهای اکسیژن ترکیبی از دو آنزیم گلوکز اکسیداز و کاتالاز استفاده میشود که با برخی از سوبستراهای دریافتی برای جذب اکسیژن واکنش میدهند. انتقال دو اتم هیدروژن از گلوکز اکسیداز (CHOH گروه گلوکز)، که میتواند در خود بسته وجود داشته و یا به محصول اضافه شده باشد، به اکسیژن سبب تشکیل گلوکونو دلتا لاکتون و 2O2 H میشود. سپس لاکتون خود به خود با آب واکنش داده و اسید گلوکونیک تولید میکند. یک عامل منفی در روند واکنش فوق وجود کاتالاز است که یک آلاینده طبیعی موجود در آماده سازی گلوکز اکسیداز محسوب میشود، چرا که کاتالاز با 2O2 H تشکیل O2H و 2 Oمیدهد و در نتیجه باعث کاهش کارایی سیستم واکنشدهنده میشود. با این حال، تولید گلوکز اکسیداز بدون آنزیم کاتالاز بسیار گران است. واکنش به شرح زیر بیان شده است که در آن قند، سوبسترا است (معادله2-4) 902335-2540(1)معادله2-4. اکسیداسیون آنزیمی همچنین از آنجا که 2O2 Hمحصول نهایی ناخواسته است، کاتالاز موجود به شکستن پراکسید میپردازد. (معادله2-5) 148653512700(2)معادله2-5. تجزیه پراکسید با توجه به واکنش، یک مول از گلوکز اکسیده شده با یک مول اکسیژن واکنش میدهد. بنابراین، در بستهبندی غیرقابل نفوذ با 500 میلیلیتر فضای خالی سر محصول، فقط 0043/0 مول گلوکز (78/0 گرم) برای رسیدن به صفر درصد از اکسیژن لازم است. بهرهوری آنزیمی بستگی به سرعت واکنش، مقدار سوبسترا و قابلیت نفوذ اکسیژن به بستهبندی دارد. سیستمهای آنزیمی به تغییرات PH، aw، مقدار نمک، درجه حرارت و عوامل مختلف دیگر بسیار حساس هستند. علاوه بر این، آنها نیاز به افزودن آب دارند و در نتیجه، نمیتوان به طور موثر در مواد غذایی کم آب استفاده کرد. یکی از کاربردهای گلوکز اکسیداز از بین بردن اکسیژن از آب جو و بطریهای شراب است. آنزیمها میتوانند بخشی از ساختار بستهبندی باشند و یا در یک جاذب مستقل قرار گیرند. تثبیت جاذب توسط فرایندهای مختلف، از جمله استفاده از پلیپروپیلن و پلیاتیلن که بسترهای خوبی برای تثبیت آنزیمها هستند، انجام میشود. این جاذب، اکسیژن فضای بسته را در محصولات واقعی درمدت زمان 48-12 ساعت در دمای 20 درجه سانتیگراد از بین میبرد که این مقدار در دمای 2 تا 6 درجه 24 تا 96 ساعت طول میکشد. همچنین این جاذب میتواند در محصولات مختلف منجمد مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر گلوکز اکسیداز، آنزیمهایی دیگر نیز دارای پتانسیل مهار اکسیژن هستند که میتوان به اتانول اکسیداز اشاره کرد. بر اثر فعالیت این آنزیم، اتانول به استالدهید تبدیل میشود. این آنزیم میتواند برای محصولات غذایی که محدوده گستردهای از فعالیت آبی دارند مورد استفاده قرارگیرد چرا که این آنزیم برای عمل به آب نیاز ندارد و میتواند راحتتر مورد استفاده قرارگیرد. لازم به ذکر است در صورتی که قرار باشد اکسیژن بیشتری از بسته جذب شود، مقدار بیشتری از اتانول مورد نیاز خواهد بود، که میتواند باعث بوی نامطلوب در بسته شود (سوزا کروز و همکاران، 2012). 2-3-4. اکسیداسیون هیدروکربنهای غیراشباع اکسیداسیون اسیدهای چرب چند غیراشباع (PUFA) روش دیگری برای جذب اکسیژن و یک جاذب بسیار عالی برای غذاهای خشک است. جاذبهای اکسیژنی که در قبل شناخته شدهاند یک نقطه ضعف جدی دارند و آن اینکه زمانی که آب وجود ندارد، واکنش مهار اکسیژن به خودی خود پیشرفت نمیکند و در حضور یک سیستم مهار اکسیژن، ممکن است کیفیت محصولات غذایی خشک به دلیل مهاجرت آب از جاذب اکسیژن به داخل غذا، به سرعت کاهش یابد. شرکت شیمیایی گاز میتسوبیشی ژاپن دارای حق ثبت اختراع PUFAs به عنوان یک عامل واکنش و جاذب اکسیژن است. PUFAs ترجیحا از روغنهای سویا، کنجد و یا پنبه دانه که حاوی اولئیک، لینولئیک و لینولنیک اند، بدست میآید. روغنها و یاPUFA با یک کاتالیزور فلزی انتقالی و یا یک ماده حامل (به عنوان مثال کربنات کلسیم) که به حالت جامد باشد یک ترکیب جاذب اکسیژن را تشکیل میدهد. در این روش جاذب را میتوان به گرانول یا پودر ساخته شده اضافه کرد و یا میتوان در گروههای پلی اتیلن بستهبندی ترکیب کرد. هیدروکربنهای غیراشباع را میتوان با مواد بستهبندی سازگار ترکیب کرد که در طول فرایندهای مخلوط کردن معمولی به گرانولهایی مانند پلیاستر، پلیاتیلن، پلیپروپیلن و یا پلیاستایرن اضافه میشود. این عمل با استفاده از روشهای متعارف پردازشهای پلاستیکی مانند تزریق و یا اکستروژن انجام میشود. مشکل اصلی این فنآوری آن است که در اثر واکنش بین مولکولهای اشباع نشده و اکسیژن، مواد زائدی از جمله اسیدهای آلی، آلدئیدها یا کتونها تولید میشود که کیفیت حسی مواد غذایی را تحت تاثیر قرار میدهد. در واقع، برخی از این ترکیبات برای تعیین کیفیت و ماندگاری مواد غذایی چرب استفاده میشود، زیرا آنها ذاتا مربوط به ترشیدگی میباشند. این مشکل با استفاده از موانعی که مانع مهاجرت محصولات اکسیداسیون نامطلوب به مواد غذایی میشود، میتواند به حداقل برسد. این لایه کاربردی باید به عنوان سد ترکیبات آلی عمل کند، اما اجازه دهد اکسیژن مهاجرت کند تا بتواند از مواد غذایی به لایه جاذب وارد شود. راه حل دیگر استفاده از مواد جذب کننده است. برخی از پلیمرها داری خاصیت ذاتی مهار مواد آلی در ساختار پلیمر اند که از آن جمله میتوان به سیلیکا ژل، زئولیت اشاره کرد. Oxbar سیستم توسعه یافته توسط یک جعبه بوده (Carnaud-Metal Box در حال حاضر در تاج چوب پنبه تعبیه شده) که شامل اکسیداسیون کبالت کاتالیز شده با نایلون6MXD است و با پلیمر دیگری مخلوط گردیده است. این سیستم به ویژه در ساخت بطریهایPET سفت و سخت برای بستهبندی شراب، آبجو، مشروبات الکلی طعم دار و نوشیدنیهای مبتنی بر مالت استفاده میشود (برودی و همکاران، 2001). 2-3-5. تثبیت میکروارگانیسمها در بستر جامد دو اختراع ثبت شده در سال 1980 و 1990 از مخمر برای حذف اکسیژن از فضای بستههای مهر و موم شده استفاده میکنند که در آنها، تولید کننده آنزیم (Brocades)، در اختلاط با مخمر بیحرکت شده و به بوش بسته بطری اضافه میشود. در این سیستمها مخمر به وسیله رطوبت فعال شده و اکسیژن را مصرف و تولید دی اکسید کربن کرده و به علاوه الکل نیز تولید میکند. در مورد آبجو در طی فرایند درب بندی بطری، دی اکسید کربن و الکل تولید شده بدون ایجاد تغییرات در محتویات قابل اندازه گیری محصول، اکسیژن بطری را کاهش میدهند. جاذب اکسیژن طبیعی و زیستی بر اساس استفاده از میکروارگانیسمهای محبوس در یک ماتریس پلیمری، برای حفظ مواد غذایی موثر بوده و برای مصرف کننده، ارزان و در محیط زیست بیخطر است و میتواند یک مفهوم بسیار جالب برای صنایع غذایی مدرن باشد. متاسفانه، مطالعات انجام شده را نمیتوان برای توسعه یک جاذب اکسیژن صنعتی بیولوژیکی استفاده کرد. زیرا، تهیه یک فیلم اکسیژنزدای بیولوژیکی، شامل به دام افتادن میکروارگانیسمها در یک ماتریس پلیمری مناسب (تولید فیلم)، نگهداری فیلم به حالت خشک تا هنگام استفاده و قرار دادن فیلم در معرض ماده غذایی در هنگام استفاده، با مشکلات و موانع متعدد رو به رو است. 2-3-6. اکسیداسیون رنگ به نور دیگر تکنیک جذب اکسیژن، اکسیداسیون رنگ به نور است که بر روی یک فیلم پلیمری انجام میشود. وقتی که این فیلم توسط تابش نور ماورای بنفش (UV)، رنگ را فعال و اکسیژن را با خود درگیر کرد، واکنش حذف اکسیژن بسیار سریعتر انجام میشود. محققان استرالیایی گزارش کردهاند که واکنش آهن به حالت پایه بیش از حد کند است. اما اکسیژن، توسط حساسیت به رنگ به حالت پایه در آمده و با استفاده از نزدیک کردن به اشعه مادون قرمز، مرئی و یا ماوراء بنفش فعال میشود، در این حالت اکسیژن بسیار واکنشپذیر شده و به همین ترتیب واکنش شیمیایی آن با جذب سریع اتفاق میافتد. این روش شامل بستهبندی با فیلم اتیل سلولز، حاوی رنگ photosensitizing حل شده و یک ترکیب پذیرنده اکسیژن بوده، که در فضای یک بسته شفاف است. وقتی که این فیلم با توجه به طول موج مناسب فعال شد، مولکولهای رنگ حساس به مولکول اکسیژن برانگیخته شده، در پلیمر نشر پیدا میکند. این مولکول اکسیژن با مولکولهای پذیرنده واکنش میدهد و در نتیجه مصرف میشود شکل (2-3). واکنش فتوشیمیایی را میتوان به شرح زیر معرفی کرد(معادله2-6). معادله2-6. واکنش جذب اکسیژن به وسیله رنگ به نور در این روش، به آب به عنوان فعال کننده نیاز نیست، پس میتوان از آن برای بستهبندی محصولات مرطوب و خشک استفاده کرد. زیرا فعال کردن شروع واکنش مهار اکسیژن، در خط بستهبندی توسط یک فرایند راه اندازی نوری آغاز میشود. شکل2-3. فیلم جاذب اکسیژن رنگ به نور لایه جاذب اکسیژن اکسترود شده با یک فیلم چند لایه، میتواند میزان اکسیژن فضای بسته را در مدت زمان 4 تا 10 روز به سطح 1 درصد پیپیام کاهش دهد (سوزا کروز و همکاران، 2012). 2-4. پلیمرهای مورد استفاده در بستهبندی مواد غذایی پلاستیکها با توجه به ساختار و نوع آنها به 6 گروه تقسیمبندی می‌شوند. این گروهها شامل1- پلی‌اتیلن 2- پلی‌پروپیلن 3- پلی‌استایرن 4- پلی‌اتیلن ترفتالات 5- پلی‌آمید 6- پلی‌وینیل کلراید (PVC) میشود. 2-4-1. پلی‌اتیلن (PE) نقطه ذوب و دمای تبدیل شیشه‌ای این پلیمر به ترتیب 140 و 110- درجه سانتی‌گراد است. نامهای دیگر آن پلیاتن، لوپولن، هولستان، مارلکس، ملتیلن ، آرلتون نوواکس است و مونومر سازنده آن اتیلن میباشد. حلال در تولوئن، سیکلوهگزان، زایلن بوده و دانسیته آن 910/0 تا 965/0 گرم بر سانتیمتر مکعب است. پلیاتیلن در شعله میسوزد و بعد از حذف شعله همچنان به سوختن ادامه میدهد. شعله زرد متمایل به نارنجی با پایه آبی دارد. تقریبأ بدون دود میسوزد. به راحتی در شعله چکه میکند. بوی سوختن آن شبیه شمع در حال سوختن (پارافین) است. شکل 2-4 ساختار پلیاتیلن را نشان میدهد. شکل 2-4. ساختار پلیاتیلن PE تولید پلیاتیلن پلیاتیلن (PE) با پلیمریزاسیون گاز اتیلن، تحت فشار و دمای بالا و در حضور کاتالیست تولید میشود. در طول واکنش مولکولهای اتیلن به صورت زنجیرههایی به طول 50 تا 50000 واحد (مونومر) تبدیل میشوند و گاز اتیلن به یک ماده جامد سفید رنگ تغییر حالت میدهد. پر کاربردترین کاتالیزور برای تولید پلیاتیلن زیگلرناتا است که ترکیبی از آلکیلهای آلومینیوم و هالیدهای تیتان است. مهم‌ترین ویژگی‌های ذاتی پلیاتیلن‌های تجاری برای کاربردهای اصلی عبارت‌اند از: ۱- چگالی۲- نمایه مذاب یا شاخص جریان مذاب (MFI ) ۳- توزیع وزن مولکولی.  چگالی چگالی انواع پلیاتیلن‌ها در محدوده 91/0 تا 965/0 قرار دارد و علت اینکه آن را تا سه رقم اعشار ذکر می‌کنند این است که 003/0 تغییر در چگالی باعث تغییر قابل توجهی در ویژگی‌ها می‌شود. به طور کلی با افزایش چگالی، خطی بودن، سفتی، استحکام کششی، استحکام پارگی، دمای نرم شدن، شکنندگی، عمر خمشی، تمایل به ترک برداشتن افزایش می‌یابد. پلیاتیلن‌ها بسته به چگالی، به گونههای اصلی به نامهای پلیاتیلن با چگالی زیاد، پلیاتیلن با چگالی کم پلیاتیلن با چگالی کم خطی، پلیاتیلن با چگالی متوسط، پلی اتیلن باچگالی بسیار زیاد تقسیم می‌شوند. نمایه مذاب یا شاخص جریان مذاب (MFI) Melt Flow Index کاربردی‌ترین نشانه ارتباط دهنده ویژگی‌های پلیاتیلن، متوسط وزن مولکولی است. نمایه مذاب، وزن (گرم) پلیاتیلنی است که در عرض ده دقیقه از میان یک روزنه ثابت در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد بیرون می‌آید، و این در حالی است که وزنه استانداردی بر روی پیستون محفظه رانش که حاوی سه گرم پلیاتیلن است، قرار دارد. نمایه مذاب تا حدودی (اما نه دقیق) نسبت معکوس با گرانروی مذاب دارد. بنابراین با افزایش وزن مولکولی متوسط، کاهش می‌یابد. نمایه مذاب بیشتر، نشان دهنده روانی بیشتر در دماهای فرآوری است. این نماد در اصل برای نشان دادن ویژگی‌های سیلانی (روانی) به عنوان معیاری از قابلیت اکسترود شدن است. به طور کلی با افزایش نمایه مذاب، استحکام کششی، مقاومت پارگی، دمای نرم شدن و چقرمگی پلیاتیلن کاهش می‌یابد. توزیع وزن مولکولی توزیع وزن مولکولی، وزن مولکولی به تعداد آن (Mw/Mn) نیز اثر بارزی بر روی ویژگیها دارد. با افزایش نسبت Mw/Mn استحکام کششی، دمای نرم شدن و چقرمگی کاهش می‌یابد و شکنندگی و تمایل به ترک برداشتن افزایش می‌یابد. انواع پلیاتیلن ضمن انجام واکنش پلیمریزاسیون، تعدادی شاخه جانبی نیز در طول زنجیره اصلی ایجاد میشود که تفاوت تعداد و طول این زنجیرههای جانبی باعث به وجود آمدن چند نوع پلیاتیلن میشود که در زیر به آنها اشاره میشود. پلیاتیلن باتراکم بالا (پلیاتیلن سنگین یا پلیاتیلن نرم) HDPE هرگاه در طی فرایند پلیمریزاسیون پلیاتیلن تعداد زنجیرههای جانبی کم و طول آنها کوتاه باشد (بین 2 تا 4 اتم) امکان نزدیک شدن زنجیرههای اصلی به یکدیگر و تشکیل ساختار بلوری (با سرد شدن مذاب پلیاتیلن) به وجود میآید که به این نوع پلیاتیلن، HDPE میگویند.، بلورینگی این پلیمر 80 تا 95 درصد است و چگالی این محصول بالای 941/. گرم بر متر مکعب میباشد. این محصول در سال 1939 به صورت تجاری به بازار عرضه شد، این پلیمر در درجه حرارت 180 تا 200 درجه سانتی گراد و در فشاری بین 1000 تا 2000 اتمسفر تولید و در درجه حرارت 110 درجه سانتیگراد ذوب میشود. از مهمترین ویژگیهای HDPE که سبب کاربرد وسیع آن شده است میتوان به هزینه پائین تولید، فرآیند پذیری آسان و نفوذ ناپذیری خوب در برابر رطوبت اشاره کرد از دیگر خواص آن میتوان به مطالب زیر اشاره کرد: اشیاء ساخته شده از این پلیمر دارای خواص عمومی خوب، حالت نرمش زیاد، سطح خارجی سخت، مقاومت الکتریکی خوب و بدون بو و مزه و دارای خواص شیمیایی مقاوم در برابر اسید ها، باز ها، الکلها و مقاومت کم در مقابل اتر، کتون، استر، روغن، چربی میباشد. ازمعایب آن میتوان به نفوذ پذیری بالا در برابر اکسیژن، هیدروژن، بو، عطرها، نرمی و نقطه نرمی پائین اشاره کرد. کاربردهای آن شامل ظروف خانگی، اسباب بازی، لوازم پزشکی، فیلمها و ظروف بستیبندی، بطریهای قالب گیری شده دمشی و انواع قالب گیری تزریقی میباشد (شکل2-5). شکل2-5. HDPE پلی اتیلن با تراکم پایین (پلی اتیلن سبک یا پلی اتیلن سخت) LDPE هرگاه در طی فرایند پلیمریزاسیون پلیاتیلن تعداد زنجیرههای جانبی زیاد و طول آنها متوسط و بلند باشد، امکان نزدیک شدن زنجیرههای اصلی به یکدیگر کاهش مییابد و بی نظمی آنها (با سرد شدن مذاب پلی اتیلن) افزایش مییابد که به این نوع پلی اتیلن، LDPE میگویند.؛ بلورینگی این پلیمر 50 تا 70 درصد است و چگالی این محصول بین 910/. تا 925/. گرم بر متر مکعب میباشد. این محصول در سال 1955 به صورت تجاری به بازار عرضه شد، این پلیمر در درجه حرارت 50 تا 80 درجه سانتیگراد و در فشاری بین 1 تا 4 اتمسفر تولید میشود. چون این پلیمر در فشار و درجه حرارت پایین تهیه میگردد با صرفهتر بوده و هزینه تولید کمتری دارد. این پلیمر در درجه حرارت 130 درجه سانتیگراد ذوب میشود. مزایای آن همانند HDPE، هزینه تولید اندک، فرایند پذیری آسان و نفوذ ناپذیری خوب در برابر رطوبت است. سیل پذیری حرارتی LDPE و LLDPE در دمای بین 106 تا 112 درجه سانتیگراد است که این دما، پائینترین دمای نرمی پلیمرهای بستهبندی معمول میباشد از دیگر خواص شفافیت، تغییر طول زیاد و نرمی است. معایب آن شامل نفوذ ناپذیری کم در برابر گازها، نرمی، نقطه نرمی پائین و جریان سرد نسبتاً بالا، مقاومت خراش پائین، نفوذ بو بالا، جذب گرد و غبار (استاتیک) و مقاومت کم در برابر روغن است. حدود نیمی از LDPE و LLDPE مصرفی در بستهبندی به صورت انواع فیلم که به دو روش دمشی و اکستروژن تولید میشوند، مصرف میشود. ساخت انواع ظروف خانگی و بهداشتی مثل سطل، زنبیل، جعبههای حمل و نقل، انواع اسباب بازی و انواع لوازم پزشکی و صنعتی از کاربردهای این پلیمر است. از دیگر کاربرد های LDPE میتوان به انواع قالب گیریهای تزریقی و دمشی برای تولید قطعات و ظروفی که نیاز به نرمی و انعطاف پذیری بالا دارند و همچنین مواردی که ظرف تحت فشار است نام برد (شکل2-6). شکل2-6. LDPE پلیاتیلن نیمه متراکم (پلیاتیلن سبک خطی) LLDPE هرگاه در طی فرایند پلیمریزاسیون پلیاتیلن تعداد زنجیرههای جانبی زیاد و طول آنها کوتاه باشد، پلیمر حاصل شده خواصی بین HDPE و LDPE (خواص به LDPE نزدیک تر است) را دارا میباشد که به آن LLDPE میگویند، بلورینگی این پلیمر 50 تا 70 درصد و چگالی این محصول تقریباً در محدوده چگالی LDPE (یعنی 910/0 تا 930/0 است (شکل2-7). تفاوت LDPE و LLDPE به این صورت است که خواص خانواده LDPE مانند استحکام پارگی، مقاومت ضربه، کشش و انعطاف پذیری با افزایش چگالی کاهش مییابد. هرگاه تعداد و طول زنجیرههای جانبی کاهش پیدا کند این امر سبب نزدیک شدن زنجیرههای اصلی به هم و کاهش بینظمی و افزایش بلورینگی و در نتیجه افزایش چگالی میشود. به عنوان مثال بین سختی و چگالی رابطه مستقیم وجود دارد یعنی با افزایش چگالی، سختی نیز افزایش مییابد، همچنین مقاومت پائین LDPE در برابر روغن با افزایش چگالی بهبود مییابد. فیلم پلیاتیلن به تنهایی نمیتواند خلاء را نگه دارد زیرا مقاومت آن در برابر نفوذ گازها کم است و این مشکل نیز در LLDPE با نزدیک شدن زنجیرههای اصلی به هم کمتر دیده میشود. محدودیتهای دیگر LDPE نظیر مقاومت خراش پائین، نفوذ بوی بالا، جذب گرد و غبار (استاتیک) و مقاومت کم در برابر روغنها نیز در LLDPE کمی بهبود مییابد. از مهمترین کاربردهای LLDPE فیلمهای استرچ است که برای نگهداری بارها در حمل و نقل استفاده میشود. اتیلن وینیل استات نیز یکی دیگر از مواد لفاف پیچی پر مصرف است. همچنین فیلمهای شرینگ نیز برای لفاف پیچی کلی محصولات و یا نگهداری چند واحد با یکدیگر برای حمل و نقل استفاده میشوند. 99060014605 شکل2-7. LLDPE پلیاتیلن با دانسیته متوسط MDPE MDPE در تولید لولههای پلاستیکی و اتصالات لوله کشی استفاده میشود. پلی-اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا HMWPE این پلیمر با وزن مولکولی ۳ تا ۶ میلیون، با استفاده از پلیمریزاسیون کاتالیزور متالوسن تهیه میشود. UHMWPE برای ساخت فیبرهای (الیاف) بسیار قوی برای جایگزینی کولار، برای استفاده در جلیقههای ضدگلوله به کار میرود. همچنین ورقههای بزرگ این پلیمر، به جای یخ برای زمینهای یخی اسکیت و هاکی روی یخ استفاده میشود. از مزایای پلیاتیلنها به طور کلی ۱- قیمت پایین ۲- خواص الکتریکی مطلوب ۳- مقاومت شیمیایی بالا ۴- شفافیت مناسب در فیلم های نازک ۵- بدون بوی زننده و سمیت ۶- نفوذ ناپذیری خوب در برابر آب در هنگام استفاده در بسته بندی و در کاربردهای کشاورزی و ساختمانی است. از معایب آن نیز میتوان به موارد ذیل اشاره کرد: ۱- مورد اکسیداسیون قرار میگیرد؛ ۲- در حالت توده، کدر میشود؛ ۳- ظاهر شبیه به پارافین دارد؛ ۴- مقاومت کم در مقابل خراشیدن دارد. جدول2-3. اطلاعات دمایی و دانسیته انواع پلیاتیلن Crystallinity percent (درصد کریستالی) density (دانسیته) گرم بر متر مکعب Tm (دمای ذوب) درجه سانتی گراد Tg (دمای انتقال شیشهای) درجه سانتیگراد نوع پلی اتیلن 45 تا 90 941/ تا  965/. 135 تا 145 80تا125 HDPE 33 تا 53 912/0تا 930/0 107تا 125 95 تا 130 LDPE 33 تا 53 910/0تا 935/0 105 تا 115 103تا 137 LLDPE 2-4-2. پلی‌پروپیلن(PP) پس از آزمایشاتی که ناتا روی کاتالیزورهای لازم برای تهیه پلیمرهایی با جرم مولی نسبی بالا از آلکن ها انجام داد، پلی پروپیلن که دارای ساختار [-CH2CH(CH3)-]n است، به عنوان یک ماده صنعتی شناخته شد. این پلیمر در سال 1957 برای اولین بار وارد بازار شد. نام ایوپاک آن پلی پروپن می باشد. هنگامی که برای اولین بار پلی پروپیلن ساخته شد، به دو نوع مختلف به دست آمد. یکی از آنها به پلی اتیلن شبیه بود ولی سختی بیشتری داشت. نوع دیگر آمورف بود و از مقاومت کمتری برخوردار بود. امروزه مشخص شده که نوع اول ایزوتاکتیک است و هر اتم کربن آن دارای استریوشیمی و یا ساختار شیمیایی فضایی منظمی است. نوع دیگر آتاکتیک است و هر اتم کربن دارای گروه متیل بوده و استریوشیمی متفاوت و اتفاقی را نشان می دهد. پلی پروپیلن صنعتی معمولا 90 تا 95 درصد ایزوتاکتیک بوده و به پلی اتیلن شباهت زیادی دارد با این تفاوت که: دارای دانسیته کمتری است (90/0 گرم بر سانتیمر مکعب)؛ دارای نقطه ذوب بالاتری بوده و می تواند در دماهای بالا مورد استفاده قرار گیرد؛ به آسانی اکسید میشود چون در آن پیوندهای C-H نوع سوم وجود دارد که شکستن آن نسبتا آسان است؛ در برابر عوامل زیست محیطی مقاوم نیست. از پلیمرهای دیگر می توان به پلی متیل متاکریلات، پلی استایرن، پلی وینیل کلراید، نایلون ها، پلی تترافلوئورواتیلن، رزین های اپوکسی و غیره اشاره کرد که بسته و ساختار و ویژگی های شیمیایی و فیزیکی کاربردهای متفاوتی دارند . 2-4-3. پلی‌استایرن (PS) پلی‌استایرن دارای نقطه ذوب 100 و دمای تبدیل شیشه‌ای 75 تا 110 درجه سانتی‌گراد است. با شعله زرد رنگ همراه با دود می‌سوزد و بوی حاصل از سوختن آن مانند شانه سوخته است. pH بخار حاصل از سوختن آن 3 تا 5 است. در این ظروف به‌ویژه هنگام گرم شدن، مواد سمی بالقوه وجود دارد. تا جایی که می‌شود نبایداز این ظروف استفاده شود. این ظروف در بیشتر مواقع غیرقابل بازیافتاند. انواع پلی‌استایرن الف- پلی‌استایرن با مصارف عمومی (GPPS) ب- پلی‌استایرن نوع (HIPS) ج- پلی‌استایرن نوع (EPS) موارد مصرف پلی‌استایرن الف- GPPS: در ساخت ظروف یک‌بار مصرف به‌کار می‌رود. به دلیل بالا بودن مقدار منومراستایرن و نیز پایین بودن مقاومت مکانیکی توصیه می‌شود برای نگهداری و سرو مواد غذایی داغ (بالاتر از 75 درجه سانتی‌گراد) استفاده نشود. ب- HIPS: در بسته‌بندی ماست، خامه، پنیر و ظروف یک‌بار مصرف به‌کار می‌رود. ج) EPS: در ساخت ظروف یک‌بار مصرف به‌کار می‌رود. 2-4-4. پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) نقطه ذوب ودمای تبدیل شیشه‌ای این پلیمر به ترتیب 260 و 80 درجه سانتی‌گراد است. با شعله زرد رنگ و مرکز آبی می‌سوزد و بوی حاصل از سوختن آن مانند شمع سوخته است. pH بخار حاصل از سوختن آن 2 تا 3 است. مثالی از این نوع بستهبندی، بطریهای آب معدنی است که نسبتاً بی‌خطرند اما به‌دلیل متخلخل بودن آن امکان نفوذ باکتری‌ها به درون بطری وجود دارد. بهتر است از آن‌ها استفاده مجدد نشود و به زباله‌های خشک سپرده شوند. موارد مصرف پلی‌اتیلن ترفتالات در صنایع غذایی در بسته‌بندی انواع نوشیدنی‌ها و نیز انواع فیلم‌های چند لایه و همچنین کیسه‌های پخت که قابلیت تحمل دمای فر (تا 220 درجه سانتی‌گراد) را دارا هستند، به کار میروند. مسئله مهم در بطری‌های PET آزاد شدن استالدئید به هنگام فرایند حرارت دادن و بادکردن بطری‌ها است. 2-4-5. پلی‌آمید (PA) نقطه ذوب پلی‌آمید 6/6 و 10/6 به ترتیب 265-255 و 220 درجه سانتی‌گراد است. ساختار پلی‌آمید 6/6 شامل هگزا متیلن دی آمین و آدیپیک اسید است. ساختار پلی‌آمید 10/6 شامل هگزا متیلن دی آمین و سباکوئیک دی اسید است. ا با شعله زرد رنگ همراه با دود می‌سوزد و بوی حاصل ازسوختن آن مانند بوی اوره است. pH بخار حاصل از سوختن آن 9 تا 11 است. استفاده از این جنس پلاستیک بویژه برای غذا همیشه آخرین گزینه‌ است و معمولاً هم غیرقابل بازیافت است. موارد مصرف پلی‌آمید در صنایع غذایی در بسته‌بندی فراورده‌های گوشتی شامل سوسیس، کالباس و همچنین فیلم‌های چند لایه‌ای که در آن‌ها نفوذپذیری نسبت به گازها مهم باشد کاربرد دارد. 2-4-6. پلی وینیل کلراید (PVC) نقطه ذوب و دمای تبدیل شیشهای آن 75 تا 105 درجه سانتی‌گراد است. معمولاً لوله‌ها از این جنس‌اند و همچنین مواد اولیه پلاستیک‌هایی که روی ظروف غذا می‌کشند و بطری‌های روغن مایع از پلیویلین کلراید تهیه میشوند. این گونه از پلاستیک به هیچ وجه نباید نزدیک حرارت در هنگام پخت غذا شوند چرا که گرما باعث آزاد شدن مواد شیمیایی درون PVC شده و به درون مواد غذایی در حال پخت نفوذ می‌کند که باعث اختلالات هورمونی می‌شوند. هرگز نباید مواد غذایی با روکش پلاستیکی از جنس PVC در مایکروویو قرار گیرد. PVC ها به راحتی بازیافت نمیشوند. با شعله زرد رنگ و با حاشیه سبز می‌سوزد و پس از جدا شدن از شعله خاموش می‌شود و بوی حاصل از سوختن آن زننده است. pH بخار حاصل از سوختن آن 0 تا 1 است. موارد مصرف پلی‌وینیل کلراید موارد مصرف پلی وینیل کلراید در صنایع غذایی در بسته‌بندی روغن و فیلم‌هایی جهت پوشش مواد غذایی است. تمام اسباب‌بازی‌ها از جنس PVC می‌باشد. در صنایع دارویی به عنوان بیلیستر قرص‌ها کاربرد دارد. پلیوینیل کلراید پلیمری سخت و شفاف بوده و مقاومت خوبی نسبت به نفوذ گازها و بخار آب دارد. برای کاهش شکنندگی و سختی PVC آن را با روغن‌های نرم کننده که اکثراً از مشتقات فتالات‌ها هستند، مخلوط می‌کنند .امروزه به دلیل اثرات سرطان‌زایی مشتقات فتالاتها و با توجه به مسائل زیست محیطی مصرف PVC توسط سازمان جهانی غذا در صنعت غذایی محدود شده است. اما بدترین‌ها همان کیسه نایلونی خرید و ظروف یک‌بارمصرف بودند که هم سمیاند و هم بازیافتشان سخت است. اما این بدترین‌ها متاسفانه در شمار بیشترین‌ها هم هستند ( ارومیه ای، 1390). 2-5. ماشین اکسترودر یکی از متداولترین و مقرون به صرفهترین روشهای شکلدهی پلیمرها استفاده از اکسترودر است. اکسترودر قلب تمامی فرایندهای اکستروژن است. این ماشین دارای مارپیچی است که حرکت خود را از یک موتور و یک گیربکس میگیرد و در سیلندری که به وسیله گرمکنها (المنت های حرارتی) گرم میشود حرکت میکند و مواد اولیه پلیمری از قیف به داخل دستگاه ریخته میشود، بعد از ذوب شدن مواد با فشار از درون فرم قالب (Die) عبور کرده و به مرور که سرد شد شکل فرم قالب (دای) را به خود میگیرد. کیفیت محصول نهایی و راندمان تولید وابستگی زیادی به عملکرد اکسترودر دارد. با استفاده از دستگاه اکسترودر در صنعت پلیمر میتوان انواع لولهها و پروفیلها، شیلنگها، نیهای آشامیدنی، سیم و کابل، الیاف و نخ ها، انواع فیلم و نایلکس و ورق و بسیاری چیزهای دیگر را تولید کرد. از اکسترودر در صنایع گوناگون استفادههای زیادی میشود به عنوان مثال میتوان به تولید میله گرد و لوله و پروفیلهای فلزی، ماکارونی و آدامس (در صنایع غذایی) و سرامیک و بتن اشاره کرد. 2-5-1. سیستم سخت افزاری اکسترودر هدف اکسترودر خوراکدهی مواد به صورت یکنواخت در دما و فشار ثابت به درون دای است. این تعریف سه وظیفه اصلی که بایستی توسط اکسترودر انجام پذیرد را مشخص میکند. اولاً بایستی مواد را به صورت یکنواخت درآورد. ثانیاً مواد ورودی به دای بایستی حداقل تغییرات دمایی را نسبت به زمان و مکان در جریان مذاب داشته باشد. ثالثاً بایستی حداقل تغییرات فشار مذاب با زمان را داشته باشد. مهم است که طراحی و عملکرد یک سیستم اکستروژن این سه هدف را برای تولید محصولی با کیفیت پوشش دهد (کانتور، 2006). اکسترودرها عموماً توسط قطر مارپیچ دستهبندی و ارزیابی میشوند. اکسترودرهای تولیدی نوعاً در اندازه 2 تا 6 اینچی (50 تا 150 میلیمتر) میباشند. پارامتر کمّی اساسی که توسط قطر اکسترودر تعیین میگردد، حداکثر ظرفیت (برحسب واحد پوند بر ساعت و یا کیلوگرم بر ساعت) است. حداکثر ظرفیت با توان سوم قطر مارپیچ رابطه دارد و وابسته به حجم موجود درون اکسترودر است. برای یک پلیمر خاص، یک اکسترودر 2 اینچی میتواند ماکزیمم ظرفیت 100 پوند بر ساعت داشته باشد، درحالی که یک اکسترودر 4 اینچی ماکزیمم ظرفیت 800 پوند بر ساعت خواهد داشت. بنابراین، ضروریات سیستم مانند ظرفیت مواد، اندازه موتور، میزان سرمایش و فضای مورد نیاز به سرعت با افزایش اندازه مارپیچ افزایش مییابد. اجزای سخت افزاری اکسترودر را میتوان در پنج بخش دسته بندی کرد (شکل 2-8): سیستم محرکه و انتقال نیرو سیستم خوراک دهی سیستم مارپیچ/ماردون سیستم دای سیستم تجهیزات اندازهگیری و کنترل (کانتور، 2006) شکل 2-8 پنج بخش سخت افزاری اکسترودر برخی از بخشهای مهم یک اکسترودر در ادامه معرفی میگردد. 2-5-1-1. سیستم خوراکدهی سیستم خوراکدهی مواد جامد را دریافت کرده و به اکسترودر منتقل میکند. ی اصلی محفظه خوراک دستگاه و گلویی خوراکدهی است. یک سیستم جابجایی مواد (شامل مخزن مواد و سیستم مکش جهت انتقال) میتواند مواد خام را به محفظه خوراک دستگاه منتقل کند. محفظه خوراک دستگاه (شکل 2-9) مواد جامد را پیش از ورود آنها به ماردون نگه میدارد. گاهی اوقات یک خشککن به محفظه اضافه میگردد. شکل محفظه بایستی به گونهای طراحی شود تا از گیرکردن مواد درون آن (در هنگام ورود مواد به گلویی خوراکدهی) جلوگیری شود. به صورت عمومی، محفظه بایستی مدور باشد و اصطکاک با مواد خوراک حداقل گردد (کانتور، 2006). شکل 2-9. نمای اجزاء قیف پر شده با مواد پلاستیکی گلویی خوراکدهی در واقع، جزء پیش از ماردون است که زیر محفظه خوراکدهی قرار دارد. معمولاً درون آن بوسیله سیستم خنک کننده سرد نگه داشته میشود. علت آن جلوگیری از چسبندگی پیش از هنگام ذرات جامد به یکدیگر در این ناحیه است. در صورتی که ذرات جامد در پایین محفظه خوراکدهی به یکدیگر بچسبند، جریان مواد به درون ماردون را سد می کنند. در برخی از موارد، بر روی سطح درونی گلویی خوراکدهی شیارهایی ماشینکاری میشود. هدف از این شیارها، افزایش نرخ خوراکدهی به درون ماردون است. 2-5-1-2. سیستم مارپیچ/ ماردون سیستم مارپیچ/ ماردون (شکل 2-10) قلب عملیات نامیده میشود. این سیستم نه تنها باعث ذوب پلیمر جامد و پمپ شدن آن به درون دای میشود، بلکه مذابی یکنواخت و با دما و فشار ثابت آماده میسازد. هر انحرافی در ترکیب درصد یا نوسانات دمایی یا فشار منجر به تغییرات در محصول نهایی میگردد (کانتور، 2006). شکل 2-10. مارپیچ اکسترودر داخل ماردون 2-5-1-3. مارپیچ مارپیچ (شکل 2-11) یک میله استوانهای طویل است که دندانههایی به صورت مارپیچی اطراف آن ایجاد شده است. بین بخشهای مجاور دندانهها کانال قرار دارد. طراحیهای مختلفی برای مارپیچها وجود دارد، اما بیشتر مارپیچها اصولاً دارای سه بخش هستند: خوراکدهی، انتقال (یا فشردهسازی) و ناحیهی اندازهگیری. عمق کانال (یک متغیر مهم در فشرده سازی توسط مارپیچ) عموماً در بخش خوراکدهی ثابت و بیشترین مقدار است، و در بخش اندازهگیری نیز ثابت و کوچکترین مقدار است. عمق کانال در طول ناحیه انتقال کاهش مییابد (کانتور، 2006). شکل 2-11. یک مارپیچ اکسترودر میزان فشرده سازی توسط مارپیچ با نسبت فشردهسازی به صورت کمّی بیان میگردد (معادله 2-7): نسبت فشردهسازی = عمق کانال خوراکدهی / عمق ناحیه اندازهگیری معادله2-7. نسبت فشرده سازی اکستروژن نسبت فشردهسازی در بازه 2:1 تا 4:1، با توجه به نوع پلیمر و دانسیته توده مواد خوراک است. مشخصه مهم هندسی مارپیچ نسبت طول به قطر (L/D) است (معادله 2-8): L/D نسبت = طول ناحیه دندانهدار مارپیچ / قطر مارپیچ معادله2-8. نسبت L/D در اکستروژن نسبت طول به قطر در بازه 18:1 تا 32:1 قرار دارد و معمولترین مقدار 24:1 است. نسبت طول به قطر بر مبنای تعداد عملیاتی است که مارپیچ انجام میدهد. برای مثال، نسبت 24:1 برای سه عملیات استاندارد عادی است: انتقال گرانولهای پلیمر، ذوب کردن و پمپ کردن (تولید فشار برای ورود مواد به دای). عملیات کمتر به مارپیچ کوتاهتری نیاز خواهد داشت و عملیات بیشتر مانند مخلوط کردن، حذف گاز، نیاز به مارپیچ طولانیتری خواهد داشت. مارپیچ با دقت درون ماردون قرار میگیرد. لقی، فاصله بین نوک دندانه تا دیواره ماردون، معمولاً 1/0 درصد قطر مارپیچ است (شکل 2-12). بنابراین یک مارپیچ با قطر 4 اینچ دارای لقی 004/0 اینچ است. لقی کمتر از این مقدار منجر به سایش بیش از اندازه نوک دندانهها میگردد، درحالی که مقادر بالاتر لقی ظرفیت ذوب و پمپ کردن مارپیچ را کاهش میدهند (کانتور، 2006). شکل 2-12. لقی بین شیار و دیواره ماردون مارپیچها معمولاً از فولاد 4140 ساخته میشوند. برای پلیمرهای خاص، مخصوصاً پلیمرهایی که نیاز به دمای بالا داشته و یا خورندگی زیادی دارند، آلیاژهای فلزی ویژه مورد استفاده قرار میگیرد. به علاوه، سختکاری نوک دندانها یا پوشش کل مارپیچ با یک سختکننده میتواند عمر مارپیچ را افزایش دهد. مارپیچها میتوانند جهت انتقال حرارت از طریق سطح مارپیچ دارای هسته توخالی باشند. این مساله از این جهت میتواند سودمند باشد که 50 درصد مساحت سطح در تماس با پلیمر مربوط به مارپیچ است. از آن جا که ایجاد اتصالات در انتهای مارپیچ برای سیال انتقال دهنده حرارت و یا گرمکن های الکتریکی پیچیده است، بیشتر مارپیچها خنثی هستند، به این معنی که هیچ سیستم گرمایش یا سرمایشی در آنها استفاده نمیشود (کانتور، 2006). 2-5-1-4. ماردون ماردون یک استوانه توخالی است که از گلویی خوراکدهی تا نوک مارپیچ گسترده شده است. انتهای خروجی ماردون با عنوان هد (Head) نامیده میشود. تمامی سطح داخلی ماردون توسط مواد آستری خیلی سخت پوشش داده میشود، مانند آلیاژ تنگستن-کاربید. این آستری عمر ماردون را با کاهش سایش، افزایش میدهد. جایگزین کردن ماردون هزینه زیادی داشته و زمانبر نیز هست. برای به حداقل رساندن سایش بر روی ماردون و مارپیچ، مهم است که ماردون با مارپیچ و سیستم نیروی محرکه به طور صحیح تنظیم شده باشد. نواحی کنترل دمایی در طول ماردون قرار گرفتهاند. تعداد نواحی وابسته به طول ماردون است. هر ناحیه تقریباً چهار تا پنج برابر قطر مارپیچ، از طول ماردون را کنترل میکند (به عنوان مثال برای یک مارپیچ 3 اینچی، حدود 12 تا 15 اینچ). گرمکنهای آلومینیوم ریختهگری در بسیاری از کاربردها استفاده میشوند، اما سیستمهای با دمای بالا نیازمند گرمکنهای سرامیکی هستند. استفاده از سیستم سرمایش در نواحی ماردون تکنیکی متداول است. دمندههای سرمایش یا سیال انتقال حرارت ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. قبل انتهای خروجی ماردون و معمولاً در زیر ماردون سوراخی تعبیه شده (rupture disk) (شکل 2-13) که این وسیله جزء مهمی در جهت ایمنی دستگاه میباشد. در صورتی که فشار بیش از حد، در هد ایجاد شود، جوشی در آن (rupture disk) شکسته میشود، و به پلیمر مذاب اجازه خروج از دستگاه بر روی کف می دهد و فشار اضافی تخلیه میشود. از آن جایی که فشار عادی عملکردی میتواند به psi 5000 رسیده یا بیشتر از آن گردد و بیشتر ماردونها برای فشار تقریبی psi 10000 طراحی میشوند، فشار ایمنی حدود psi 7000 تا psi 9000 در نظر گرفته میشود. شکل 2-13. پیکربندی عمومی در انتهای خروکی ماردون شامل سوراخ تعبیه شده (Rupture disk) در بخش پایینی برخی از مواد اکسترود شده نیازمند ماردونهای دارای منفذ (vented barrel) است (شکل 2-14). منفذهای ایجاد شده در ماردون این امکان را فراهم میکند تا گازهای ناخواسته تولید شده، پیش از خروج از طریق دای، از ماردون خارج شوند. زیرا در صورت خروج از دای منجر به فوم شدن، ایجاد حباب و یا عیوب سطحی در محصول اکسترود شده میشوند. یک مارپیچ دو مرحلهای در عملیات گاززدایی استفاده میشود. مرحله اول آمادهسازی مذاب مانند دیگر مارپیچهای متداول است، درحالی که مرحله دوم برای گاززدایی از مذاب فشار روی آن کاهش یافته و سپس آن را به درون دای پمپ میکند. تحت شرایط عملیاتی نادرست، مانند فشار هد بیش از اندازه، پلیمر ممکن است از درون منفذ گاززدایی با بیرون جریان پیدا کند. میتوان با طراحی مناسب و درست و شرایط عملیاتی صحیح از این مشکل اجتناب کرد (کانتور، 2006). شکل 2-14. یک اکسترودر با منفذ گاززدایی در ماردون 2-5-1-5. سیستم هد/ دای سیستم هد/ دای (شکل 2-15) جریان مذاب را، به محض خروج آن از ماردون، دریافت میکند. اجزای این سیستم شامل مجموعه هد، انطباق دهنده، صفحه محافظ (breaker plate)، فیلتر مذاب و دای است. شکل 2-15. مجموعه هد و دای دای دای مغز دستگاه نامیده میشود، زیرا شکل محصول نهایی توسط شکلدهی که در دای انجام میشود، تعیین میگردد. انواع زیادی از دای برای تولید محصولات اکسترود شده گوناگون در دسترس است. چیزی که در تمامی دایها مشترک است، نیاز به طراحی هندسه جریان داخلی مناسب است. اگر دای شکل جریان مناسب را نداشته باشد، امکان تولید محصول پلیمری بر مبنای مشخصات مورد نظر وجود نخواهد داشت. برای فرایند بهینه، دایها بایستی سیستم کنترل دمایی مجزا داشته باشند. یک ناحیه کنترل دمایی معمولاً برای دایهای کوچک کافی است. دایهای بزرگتر ممکن است چندین ناحیه کنترل دمایی داشته باشند. بعلاوه، عایقسازی اطراف بدنهی دای اغلب به منظور کاهش اتلاف حرارت به هوای محیط و همچنین کاهش حساسیت دمای دای به تغییرات شرایط دمایی محیط مورد استفاده قرار میگیرد (کانتور، 2006). عوامل مؤثر بر کیفیت عملکرد ماشین اکسترودر تابعی از قطر (D)، طول (L)، گام های پیچ، شکل و خشک بودن دانهها، سرعت چرخش و سرعت حرکت و طرح قالب (دای) است. 2-5-2. نواحی عملکردی اکستروژن در این بخش شش ناحیه در طول اکسترودر تشریح میشود که عملکردهای مختلف سیستم را انجام میدهند. درک نواحی عملکردی ترکیبی از دانش مواد پلیمری همراه با دانش سختافزار اکستروژن میباشد. با حرکت پلیمر در این نواحی عملکردی مختلف و در شکلهای مختلف (به عنوان مثال گرانول، بستری از جامد و یا مذاب)، با اجزای سختافزاری (به عنوان مثال محفظه خوراک، مارپیچ و ماردون) در نواحی عملکردی مختلف برهمکنش میکند. اگر هر یک از این عملکردها به درستی انجام نپذیرد، کیفیت محصول نهایی یا راندمان فرایند اکستروژن ممکن است کاهش یابد. به عبارت دیگر، برای بهینه سازی ظرفیت محصول اکسترودر، هر ناحیه عملکردی بایستی به صورت بهینه عمل کند (کانتور، 2006). شش ناحیه عملکردی عبارتند از (شکل 2-16): انتقال و جابجایی مواد جامد؛ ذوب کردن؛ پمپ کردن مذاب؛ مخلوط کردن؛ گاززدایی (یا رطوبت زدایی)؛ شکلدهی توسط دای (کانتور، 2006). شکل 2-16. شش ناحیه عملکردی در اکسترودر این موارد نبایستی با بخشهای هندسی اکسترودر شامل بخش خوراکدهی، بخش انتقال و بخش اندازهگیری اشتباه گرفته شوند. اگرچه بین بخشهای هندسی و نواحی عملکردی برخی وابستگیها وجود دارد، عملکردها توسط نواحی هندسی محدود نمیشوند. برای مثال، ذوب کردن تنها محدود به ناحیه انتقال نمیشود، ممکن است در بخش خوراکدهی آغاز شده و تا بخش اندازهگیری ادامه یابد. از طرفی، تمامی اکسترودرها شامل هر شش ناحیه عملکردی نمیشود. برخی از اکسترودرها توسط پلیمر مذاب خوراکدهی میگردند و در نتیجه نیازی به ناحیه انتقال جامد و ذوب کردن ندارد، و تعداد زیادی از اکسترودرها نیز ناحیه گاززدایی زا شامل نمیشوند. 2-5-3. انواع اکستروژن 2-5-3-1. اکستروژن پروفیل (پروفایل) پروفیل به شکلی گفته میشود که سطح مقطع ثابت دارد و به روش اکستروژن مذاب از یک دای که در انتهای اکسترودر قرار دارد، تولید میشود. سادهترین شکل دای یک صفحه فلزی است که سوراخ یا سوراخهایی روی آن ایجاد شده است که محصول خروجی از این دای یک میله توپر بوده که قطر آن معادل قطر سوراخ خواهد بود (شکل 2-17). از آن جا که این عمل در فشار نسبتاً پایین انجام میشود هزینههای تولید در آن پایین میباشد. همچنین با تعبیه کردن یک مانع مناسب در وسط سوراخ محصول خروجی به صورت لوله تو خالی یا تیوب خواهد شد. در نهایت پروفیلهای تولید شده به اندازه مناسب برش میخورند. شکل 2-17. دستگاه اکستروژن پروفایل 2-5-3-2. اکستروژن پوششدهی سیم و کابل برای فرایند پوششدهی سیم لخت و یا کابلی که شامل رشتههای زیادی سیم نازک است با توجه به نوع کاربرد از مواد گوناگونی استفاده میشود. در این فرایند سیم لخت در هنگام عبور از دای مخصوص این کار در تماس مستقیم با پلیمر مذاب قرار میگیرد و مذاب پس از پوشش سیم به همراه آن از دای خارج شده و در ادامه فرایند خنک سازی انجام میگیرد تا پلیمر روی سیم تثبیت شود. 2-5-3-3. اکستروژن ورق و فیلم قالبگیری اکستروژن ورق، مشابه اکستروژن پروفیل است با این تفاوت که دای مورد استفاده به شکل یک روزنه شیاری شکل است. این دای به عنوان دای T شکل یا رخت آویز شناخته می شود. فیلم خارج شده از این دای به سرعت به وسیله غلتکهای مسیر حرکت خود شکل گرفته و عریض میشود و همچنین عملیات سرد شدن و جامد شدن نیز به وسیله غلتکها انجام می شود. طول این نوع دایها بسته به نوع فیلم تولیدی ممکن است به چندین متر برسد. بر حسب ضخامت، محصول خروجی را فیلم یا ورق می نامند (شکل 2-18)، البته باید گفت تقسیم دقیقی بین این دو وجود ندارد. فیلمهای تولیدی با این روش به فیلمهای ریختهگری شده یا کست فیلم (Cast Film) معروف هستند. ورقهای ضخیمتر تولیدی با این روش برای ترمو فرمینگ یا دای کات (برش قالبی) استفاده میشوند و در صورت لزوم برای بعضی مصارف آنها را مانند جعبههای مقوایی تا میزنند. فیلمهای اکسترود شده نازکتر نیز به صورت یک لایه یا لمینیت شده با سایر مواد، در بسته بندیهای انعطاف پذیر استفاده گسترده دارند. شکل 2-18. اکستروژن ورق و فیلم قالبگیری 2-5-3-4. اکستروژن فیلم های جهت یافته خواص فیلمهای کست یا دمشی و همچنین ورقها را میتوان با جهت یافتگی فیزیکی مولکولهای پلیمر بهبود بخشید. ورقهای کست را میتوان در جهت کار دستگاه به کمک غلتکهایی که سرعت آنها بیشتر از سرعت خروج مذاب پلیمر از دای است، جهت یافته کرد. این عمل معمولاً با عبور فیلم کست از بین مجموعهای از غلتکها انجام میگیرد، به طوری که سرعت هر غلتک به میزان مشخصی از سرعت غلتک قبلی آن بیشتر است. جهت یافتگی هم در جهت عرضی (Transverse Direction) و یا در هر دو جهت (Biaxial Orientation) انجام میشود، که از این دسته فیلمها میتوان به فیلم BOPP اشاره کرد که دارای خواص فوق العادهای است و کاربرد بسیار زیادی در صنعت بسته بندی دارد. تا سی سال قبل سلفونها بیشترین کاربرد را در صنایع بسته بندی داشتند ولی با ورود فیلم های BOPP به صنعت، این محصول به سرعت جایگزین سلفونها شد. فیلمهای BOPP دارای تکنولوژی بسیار پیچیدهای میباشند و حجم سرمایه گذاری آنها برای احداث یک واحد با ظرفیت اقتصادی حدود 20 میلیون دلار است. نوع دیگری از فیلمها با نام فیلم ارینت نشده، تخت یا ریختهگری نیز وجود دارند که هم به صورت ورق به روش نورد سرد (فیلم ریخته گری شده) و هم از روشهای متنوع لولهای تهیه می گردند. در هر مورد سرد کردن مذاب موجب میشود تا خواص بصری عالی ایجاد شود. اینگونه فیلمها را از رزینهای هوموپلیمر و کوپلیمر شده تهیه میکنند و معروف و پر کاربردترین آنها فیلم پلیپروپیلن ریختهگری شده CPP یا (Cast Polypropylene Film) است. این فیلم عمدتاً در بسته بندی منسوجات به کار میرود که در آن مجموعه ای از براقیت بالا، مه گرفتگی پایین و عدم خرابی رنگ مورد نظر است. فیلم ریخته گری شده PP برای لفافپیچی کامل کالاهای کاغذی نیز بکار می رود، فیلم ریخته گری شده به عنوان لایه سیل در ساختارهای لمینت مناسب برای حرارت دهی مثل ضد عفونی با اتوکلا و کاربردهای جوشاندن در کیسه نیز به کار میرود. ورق آن در شکل دهی حرارتی برای ظروف قابل ضدعفونی و بسته بندی مواد غذایی بکار برده می شود. از موارد کاربرد این فیلم بستهبندی منسوجات، لفاف پیچی کامل کالاهای کاغذی، شیرینی، شکلات، ماکارونی، سرنگ و لوازم جراحی است. در هر دو دستگاهی که برای جهت یافتگی به کار می روند دمای پلیمر باید تا حدی بالا باشد. اگر فرایند کشش و سرد سازی به سرعت انجام گیرد، ابعاد اولیه فیلم یا ورق در حافظه آن باقی خواهند ماند و در صورت حرارت مجدد تمایل خواهد داشت به حالت اولیه برگردد که با بهرهگیری از این خاصیت فیلمهای جمع شدنی (Shrink Film) تولید میشود. به منظور ارائه تصویر کاملتری از موارد کاربرد فیلمهای پلیمری چند لایه توضیحاتی پیرامون فیلمهای متالایز و فیلم دو سرپیچ (Twist) ضروری به نظر میرسد. فیلم متالایز فیلمی است که با یک لایه نازک از آلومینیوم پوشیده شده است. به منظور تولید این فیلمها (که عمداتا ازCPP,PE,BOPP میباشد) ابتدا فیلم از حالت رول خارج میگردد تا در معرض بخار آلومینیوم قرار گیرد که در نتیجه لایهای نازک از این بخار روی فیلم را میپوشاند. در پایان لفاف تولید شده نه تنها ظاهری درخشندهتر و جالب توجه دارد بلکه مقاومت بیشتری در برابر نفوذ اکسیژن و بخار آب از خود نشان میدهد. فیلم دو سرپیچ (Twist) به فیلمهایی اطلاق میشود که خاصیت پیچشی مطلوبی از خود نشان می دهند این فیلمها رفته رفته جایگزین فیلم های PVC مورد مصرف در صنایع تولید شکلات و شیرینی گردیدند که دلیل آن را میتوان در مضرات ناشی از حرارت فیلم های PVC هنگام دوخت بسته بندی دانست. 2-5-3-5. اکستروژن فیلم دمشی این نوع فیلم به وسیله اکسترود کردن پلیمر از یک دای استوانهای شکل و تبدیل آن به یک حباب استوانهای شکل تولید میشود. با منبسط شدن حباب توسط بادی که از جداره دای خارج می شود، ضخامت مناسب فیلم به دست می آید. با کشیدن حباب باد شده از انتها (بالا) و افزایش پیوسته مذاب پلیمر از ابتدای آن، تولید فیلم نازک پلیمری به صورت پیوسته انجام می شود. جریان هوا در سطح بیرونی حباب علاوه بر این که سبب سرد شدن آن میشود با ایجاد یک بالشتک هوا از انحراف حباب جلوگیری میکند. پس از سرد شدن فیلم، برای تخلیه هوای داخل، آن را از یک شیار عبور میدهند و سپس توسط غلتکهای جمع کننده و کشنده جمع میشود. در برخی کاربردها حباب به صورت تیوب جمع میشود و در برخی موارد دیگر به صورت دلخواه برش خورده و یک سر آن با سیل حرارتی دوخته میشود و به عنوان کیسه پلاستیکی (نایلکس) استفاده میشود. در شکل 2-19 زیر تصاویری کلی از فرآیند فیلم دمشی (Blow Film) آورده شده است. علاوه بر دستگاههایی که برای کنترل اندازه و شکل استفاده میشوند، سایر واحدهای فرایند مانند چاپ و پوششدهی، شکلدهی و خلاء، برش و دوخت و تازدن را می توان در سیستم پایین دستی فرایند نصب کرد و خطوط تولیدی با محصولات یکنواخت و کامل ایجاد کرد. اکستروژن فیلم دمشی برای تولید تمام فیلم های پلی اتیلن به کار میرود. در این روش میتوان فیلمهایی با عرض زیاد و هزینه کم تولید کرد به عنوان مثال در صورتی که قطر حباب 2 متر باشد، پس از باز کردن آن سطحی با عرض 6 متر بدست میآید که اگر بخواهیم این کار را به روش فیلم کَست انجام دهیم بسیار سخت و پرهزینه خواهد بود، همچنین باید گفت فیلمهایی که با مواد اولیه یکسان اما با این دو روش (فیلم دمشی و کست فیلم) تولید میشوند به سبب متغیر بودن مختصات حرارتی و مکانیکی، خواص متفاوتی نیز خواهند داشت. یکنواختی سطح و ضخامت در فیلمهای کست بیشتر از فیلمهای دمشی است، همچنین سرد کردن سریع به کمک غلتکهای سرد باعث تثبیت ساختار مولکولی آمورف (بی نظم) در ساختار مولکولی فیلم کست میشود، لذا فیلم تولیدی نرمتر بوده و شفافیت بالاتری خواهد داشت. در روش فیلم دمشی سرد کردن کند تر صورت میگیرد بنابراین پلیمرهای بلوری مانند PEوPP هنگام خروج از دای کاملاً شفاف و آمورف میباشند، اما قدری بالاتر از خروجی دای، با کاهش دما، پلیمر شروع به بلوری شدن میکند و تغییر از حالت شفاف به مات کاملاً مشخص است. همچنین کنترل ضخامت و یکنواختی سطح در این روش از روش کست فیلم مشکلتر است اما هزینه ماشین آلات و تولید به میزان قابل توجهی در روش اکستروژن فیلم دمشی پایین است و این در صنعت یک مزیت بسیار بزرگ است. شکل 2-19. دستگاه اکستروژن فیلم دمشی 2-5-3-6. اکستروژن آمیزه ساز از این روش برای تولید ترکیبات پیشرفته و بهینه سازی شده پلیمری و مستربچ (رنگدانه) سازی استفاده میشود. این روش اغلب توسط اکسترودرهای قدرتمند که دارای دو پیچ هستند انجام میشود. فصل سوم مواد و روشها 3-1. مواد اولیه پتاسیم پرسولفات، اتانول، متانول، 2و2 دیفنیل-1-پیکریل هیدرازیل، و 2-2 آزینوبیس -3- اتیل بنزوسیزولین-6- اسید سولفونیک، 2-6 دیکلروفنل ایندوفنل، تیوسیانات آمونیوم، پودر آهن، اسید کلریدریک، کلروفرم، پراکسید هیدروژن، کلرید باریم دو آبه، سولفات آهن هفت آبه، محیط کشت نوترینت آگار و محیط کشت پوتیتو دکستروز آگار از شرکت مرک خریداری شد. محلول رینگر، بیکربنات سدیم از شرکت سیگما خریداری شد. بادام زمینی از بازار محلی مشهد تهیه گردید. پلیمرهای LDPE گرید 200، از شرکت ملی صنایع پتروشیمی ایران و سدیم ال آسکوربات از شرکت دای جونگ کره جنوبی خریداری شدند. 3-2. روش تولید فیلمها در اولین مرحله پلیمر LDPE به مدت یک ساعت در دمای 80 درجه سانتیگراد، گرمخانه گذاری شد تا رطوبت آنها حذف شود. به منظور تولید فیلمهای فعال، سدیم اسکوربات (به صورت پودری با اندازه ذرات میکرو و نانو) به نسبت 5، 10 و 15 درصد با پلیمر LDPE مخلوط گردید. فیلم حاصل از پلیمر LDPE به تنهایی به عنوان نمونه شاهد در نظر گرفته شد. فرایند تولید فیلمها با استفاده از دستگاه اکسترودر دو مارپیچه همسو (مدل ZSK، ساخت کشور آلمان) با قطر پیچ (D) 12 میلیمتر، طول پیچ (L/D) 24 میلیمتر، عرض دای 200 میلیمتر و ضخامت 250/0 میلیمتر انجام گرفت. پروفایل دمایی از محل تغذیه تا دای به ترتیب 100-109-109-115 درجه سانتیگراد بود (طبق شکل 3-1). سرعت چرخش مارپیچ 40 دور در دقیقه بود. پروفایل خارج شده از دستگاه در حوضچه آب سرد تا دمای تقریبی 10 درجه سانتیگراد خنک شد و نوار بدست آمده توسط آسیاب دستگاه به صورت گرانولهای کوچک درآمد. گرانولهای تولیدی در آون فندار با دمای 80 درجه سانتیگراد به مدت دو ساعت گرمخانهگذاری شد تا رطوبت اضافی آن گرفته شود. در مرحله بعد برای تولید فیلم، گرانولهای تولیدی به داخل دستگاه فیلم بلندر (Brabender، ساخت کشور آلمان) منتقل شد. پروفایل دمایی دستگاه به ترتیب از محل ورود مواد تا دای محل خروج 110-120-125-200 درجه سانتیگراد و سرعت چرخش مارپیچ 2/47 دور بر دقیقه بود. در مرحله بعد فیلم با استفاده از دستگاه کشش و جمع کن، با دور 27 متر در دقیقه کشیده و جمع شد. ضخامت فیلمهای تولید شده 5/7 میکرون بود. فیلم-های تولیدی، تحت خلا بستهبندی شده و تا زمان انجام آزمایشات داخل یخچال نگهداری گردیدند. شکل3-1. پروفایل دمایی اکسترودر علاوه بر تولید فیلمهای فعال سدیم آسکوربات که به اختصار SA-LDPE نامیده میشود فیلم فعال حاوی ذرات نانو سدیم آسکوربات که به اختصار NSA-LDPE نیز به همان روش تولید گردید. 3-3. تهیه بستههای بادام زمینی به منظور تهیه پاکتهایی مناسب برای نگهداری بادام زمینی، از فیلمهای تولید شده بستهبندیهایی در ابعاد 10×15 تهیه گردید. دوخت پاکتها با استفاده از دستگاه دوخت حرارتی خانگی با المنت تک سیم (مدل Vacupack 383، ساخت شرکت KPUPS) انجام شد. 3-4. آزمونها 3-4-1. آزمونهای مربوط به فیلم بسته بندی 3-4-1-1. آزمون مهاجرت اندازهگیری میزان مهاجرت، در محیطهای مختلف مواد غذایی با استفاده از مدلهای شبیه سازی شده انجام میگیرد که با استفاده از این محیطها میتوان مهاجرت ترکیب خاصی از مواد را از پلیمر به داخل محیط و مواد غذایی تخمین زد. مدل استفاده شده برای شبیه سازی محیط چربی، مخلوط اتانول و آب مقطر به نسبت 95 به 5 و برای محیط آبی نسبت 10 به 90 بود (لوپز دیکاستلو و همکاران، 2012). از فیلمهای تهیه شده برشهایی به مساحت 6 سانتیمتر مربع (5/2×4/2) تهیه شد. برشها در ظروف سوویرال قرار داده شده و 10 میلیلیتر از محلول مدل به آن اضافه شد. ظروف تحت فشار گاز نیتروژن درببندی شده و داخل آون با دمای 25 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. در مدت یک ماه و در فواصل زمانی سه روزه آزمونهای مهاجرت شامل اندازهگیری DPPH و ABTS و اندازهگیری آسکوربات روی نمونهها انجام شد (لوپز دیکاستلو و همکاران، 2013). آزمون DPPH برای تعیین فعالیت ضداکسایشی فیلمهای تولید شده (که قبلا در محلولهای مدل قرار گرفته بودند)، از روش اندازهگیری کاهش ظرفیت رادیکالی (RSC) به کمک 2و2 دیفنیل-1-پیکریل هیدرازیل استفاده گردید. DPPH، ترکیبی است بنفش رنگ که به دلیل حضور گروههای فنیل در ساختارش به راحتی به صورت رادیکال درآمده و در واقع منبع رادیکال آزاد میباشد. این ترکیب با گرفتن یک الکترون از ترکیب ضداکساینده، رنگ محیط را از بنفش به زرد رنگ تغییر میدهد. رادیکال آزاد DPPH در 517 نانومتر جذب دارد که از قانون بیرلامبرت پیروی میکند وکاهش جذب آن با میزان ضداکساینده رابطه خطی دارد. هرچه به میزان ضداکساینده افزوده شود، DPPH بیشتری مصرف شده و رنگ بنفش بیشتر به سمت زرد میل میکند. در این روش 4 میلیلیتر از محلول DPPH 06/0 میلیمولار که به وسیله متانول به حجم رسیده بود، به 500 میکرولیتر از نمونه اضافه گردید؛ سپس اجازه داده شد در مکان تاریک به مدت نیم ساعت باهم واکنش داده و جذب آن در 517 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتر (SHIMADZU UV 160A) خوانده شد. درصد RSC با استفاده از معادله 3-1 محاسبه گردید: %RSC=1- (Abs control – Abs sample)×100 معادله QUOTE %RSC=1-(Abs control-Abs sample)×100 3-1. درصد RSC در DPPH که در آن Abs control و Abs sample به ترتیب جذب شاهد و جذب نمونه میباشد.نمونه بلانک متانول میباشد (کوکیک، 2008). آزمون ABTS برای انجام این آزمون از معرف رنگی ABTS.+ استفاده میشود. به این منظور 4/7 میلی مولار از ABTS.+ (محلول در آب مقطر) به 6/2 میلی مولار محلول پتاسیم پرسولفات (محلول در آب مقطر) اضافه شد و پس از گذشت 12 ساعت در دمای اتاق و در مکان تاریک واکنش انجام گرفت. سپس 150 میکرولیتر از نمونه با 2850 میکرولیتر از محلول ABTS.+ پتاسیم پرسولفات و متانول (نسبت 60:1 ) ترکیب و به مدت دو ساعت در تاریکی قرار داده شد تا واکنش کامل شود. سپس جذب آن در 734 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر (مدلSHIMADZU UV 160A) خوانده شد. این مقدار از معادله 3-2 محاسبه شد (کالاتایود و همکاران، 2013). I(%)= 1- (Abs control – Abs sample) ×100 معادله 3-2. درصد بازدارندگی در ABTS که در آن I، درصد بازدارندگی، Abs control و Abs sample به ترتیب جذب شاهد و جذب نمونه میباشند. اندازهگیری آسکوربات اندازهگیری مهاجرت سدیم آسکوربات از فیلم به محلول مدل، به وسیله میزان احیاء شوندگی 2و6 -دی کلروفنل ایندوفنل انجام گرفت. این محلول رنگی توسط ترکیب سدیم آسکوربات احیاء میشود و به صورتی تا زرد تغییر رنگ میدهد. مقدار 50 میلیگرم از نمک سدیم 2و6-دی کلروفنل ایندوفنل در 15 میلیلیتر آب مقطر داغ (دما50 تا 60 درجه سانتیگراد) که حاوی 42 میلیگرم بیکربنات سدیم بود، در یک بالن حجمی 200 میلیلیتری حل شد و پس از خنک شدن با آب مقطر به حجم رسید و سپس صاف شد. این محلول تا هنگام انجام آزمون درون ظروف تیره، در یخچال نگهداری شد (استاندارد ملی ایران، 1390). سه میلیلیتر از محلول مدل برداشته شد و به آن 6 میلیلیتر از محلول رنگی 2و6-دی کلروفنل ایندوفنل اضافه و اجازه داده شد در دمای محیط و مکان تاریک به مدت 30 دقیقه واکنش کامل شود و سپس جذب آن در طول موج 500 نانومتر به وسیله دستگاه اسپکتوفتومتر (SHIMADZU UV 160A) اندازهگیری شد. میزان مهاجرت از معادله 3-3 محاسبه شد. 100 ×(جذب نمونه/ جذب شاهد)-1= درصد احیاء کنندگی معادله 3-3. درصد احیا کنندگی آسکوربات 3-4-1-2. اندازهگیری میزان نفوذپذیری به بخار آب (WVP) برای اندازهگیری انتقال بخار آب از روش ASTM E96 (1995) استفاده شد. برای اینکار از ویالهای مخصوصی باقطر 2 سانتیمتر و ارتفاع 4 سانتیمتر استفاده شد. در درپوش این ویالها منفذی به قطر قرار دارد که قطعهایی از فیلم مورد آزمون در این قسمت قرار میگیرد. 3 گرم سولفات کلسیم در داخل ویالها قرار داده شد. قطعهای از فیلم بریده شده و در درپوش ویال قرار گرفته و بر روی ویال بسته شد. ویالها با تمام محتویاتش توزین شده و درون دسیکاتوری حاوی محلول اشباع کلریدسدیم قرار گرفتند. دسیکاتور در درون انکوباتور در دمای 25 درجه سانتیگراد قرار گرفت و به مدت یک هفته هر 24 ساعت یکبار وزن ویالها اندازهگیری شد. مقدار بخار آب انتقال یافته از فیلمها، از روی افزایش وزن ویالها با گذشت زمان رسم شد و پس از محاسبه رگرسیون خطی، شیب خط حاصل محاسبه گردید. از تقسیم کردن شیب خط مربوط به هر ویال به کل سطح فیلم که در معرض انتقال بخار آب قرار داشت، آهنگ انتقال بخار آب (WVTR) به دست آمد. میزان نفوذپذیری فیلمها به رطوبت از فرمول 2-4 محاسبه شد:نفوذپذیری به بخار نیز طبق رابطه زیر محاسبه شد. (2-4)WVP=(WVTR*x)/P معادله 3-4. درصد رطوبت فیلم مهاجرت یافته که در آن X ضخامت فیلم به میلیمتر و P فشار بخار آب خالص در دمای 25 درجه سانتیگراد است. 3-4-1-3. اندازهگیری میزان نفوذپذیری به اکسیژن (OTR) میزان نفوذپذیری به اکسیژن فیلمهای فعال با استفاده از دستگاه Gas permeability tester (مدل Brugger 219، ساخت کشور آلمان) اندازهگیری شد. به منظور انجام آزمایش ابتدا نمونههای فیلم بستهبندی به مساحت 4/78 سانتیمتر مربع بریده شد و سطح آن گریسکاری گردید تا کاملا صاف و بدون چینخوردگی و تاخوردگی باشد. نمونه در محل مربوطه در داخل دستگاه قرار داده شد. پس از روشن شدن دستگاه و سیرکولاتور آن، دستگاه در حالی قرار گرفت که تنها در زیر نمونه خلاء ایجاد شود. سپس نمونه در معرض جریانی از گاز اکسیژن (خلوص 5/99 درصد) قرار گرفت. پس از اتمام آزمون و ثابت شدن عدد مربوطه به نفوذ پذیری گاز اکسیژن و ثبت اطلاعات مربوط به نمونه در دستگاه، OTR بر اساس محاسبه نسبت سرعت عبور گاز به اختلاف فشار در دو طرف فیلم (اختلاف فشار محیط آزمون و محیط) بدست آمد که واحد آن بر حسب میلیلیتر بر متر مربع در روز و فشار معین بیان میشود (راموس وهمکاران، 2012). 3-4-1-4. تعیین ریزساختار سطحی فیلم ها سطح فیلم به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) (مدل Cambriidge S360، ساخت کشور امریکا) در kv12 آنالیز و نمونه ها قبل از آنالیز به وسیله لایهای از طلا پوشش داده شد تا میزان نفوذ الکترونها و پرتو افزایش یابد. تصاویر در دو بزرگنمایی x500 و x300 تهیه شد (راموس وهمکاران، 2012). 3-4-1-5. اندازهگیری میزان کششپذیری فیلم برای این آزمون فاکتورهایی تعیین شده که عبارت است از Tensile strength که بیانگر افزایش طول فیلم نسبت به طول اولیه و Elongation break که نشان دهنده حداکثر کشش طول فیلم است. این تست با استفاده از دستگاه.کشش سنج (شرکت Cometech، مدل QC-508B1، ساخت تایوان) انجام گرفت به منظور انجام تست ابتدا فیلمی با ابعاد 10 × 5/1 سانتیمتر جدا شده و در پروپ کششی دستگاه جاگذاری شد. دستگاه روشن و سپس دکمه SET فشرده شد. سپس با فشرده شدن دکمه Data بر روی Tensile، Test Type تنظیم گردید. برای ایجاد کشش فیلم، سرعت آزمون بر روی 25 سانتیمتر بر دقیقه تنظیم شد. Gauge Lentgh بر روی cm 10 تنظیم گردید. در نهایت مقادیرکشش، با قرائت عدد مربوطه از روی دستگاه و پس از ترسیم میزان stress(نیروی وارده) در مقابل strain که مقدار strain از معادله 3-5 بدست آمد (بویان وهمکاران، 2010). Strain=∆LL0×100 معادله( QUOTE Strain=∆LL0×100 3-5). میزان کشش پذیری فیلم 3-4-2. آزمونهای مربوط به بادام زمینیهای بسته بندی شده 3-4-2-1. عدد پراکسید ترسیم منحنی کالیبراسیون برای ترسیم منحنی کالیبراسیون ابتدا محلول استاندارد آهن III (شامل یک تا 40 میکروگرم آهن III در میلیلیتر) تهیه شد. یک دهم میلیلیتر از محلول استاندارد به 8/9 میلیلیتر مخلوط کلروفرم:متانول (به نسبت 3:7) اضافه شد و به مدت دو تا چهار ثانیه هم زده شد. سپس به ترتیب 50 میکرولیتر محلول تیوسیونات آمونیوم و محلول آهن II اضافه و بعد از اضافه کردن هر کدام به مدت دو تا چهار ثانیه هم زده شد. پس از پنج دقیقه گرمخانهگذاری در دمای اتاق، جذب نمونه در طول موج 500 نانومتر در برابر شاهد تعیین شد. تمامی مراحل انجام آزمایش در نور ملایم و به مدت 10 دقیقه صورت گرفت. سپس منحنی خطی غلظت آهنIII در برابر جذب در 500 نانومتر رسم و شیب آن محاسبه گردید (شانتا و همکاران، 1994). تهیه محلول استاندارد آهن III بدین منظور5/0 گرم پودر آهن در 50 میلیلیتر اسید کلریدریک 10 نرمال حل و یک تا دو میلیلیتر محلول پراکسید هیدروژن 30 درصد به آن اضافه شد. پراکسید هیدروژن اضافی با جوشاندن به مدت پنج دقیقه حذف شد. محلول در دمای اتاق خنک و حجم آن با آب مقطر به 500 میلیلیتر رسانده شد. یک میلیلیتر از محلول حاصل با حلال کلروفرم:متانول (به نسبت 3:7) به حجم 100 رسانده شد. محلول حاصل دارای غلظت 10 میکروگرم آهن III در میلیلیتر بود. محلولهای حاصل از این محلول تهیه گردیدند (شانتا و همکاران، 1994). تهیه محلول تیوسیونات آمونیوم جهت تهیه محلول تیوسیانات آمونیوم 30 گرم تیوسیانات آمونیوم در آب حل شد و حجم آن به 100 میلیلیتر رسانده شد (شانتا و همکاران، 1994). تهیه محلول آهن II و تیوسیانات آمونیوم محلول کلرید باریم دو آبه با اضافه کردن 5/0 گرم کلرید باریم دو آبه به 50 میلی لیتر آب دیونیزه و محلول سولفات آهن هفت آبه با اضافه کردن 5/0 گرم سولفات آهن هفت آبه به 50 میلی لیتر آب دیونیزه تهیه شد. سپس این دو محلول باهم مخلوط و دو میلیلیتر اسیدکلریدریک 10 نرمال به محلول حاصل اضافه شد. سولفات باریم ته نشین شده، صاف شد و محلول آهن II شفاف به دست آمده در بطریهای تیره و به دور از نور محیط نگهداری شد (شانتا و همکاران، 1994). اندازهگیری عدد پراکسید نمونه روغن 1/0 تا 2/0 گرم نمونه روغن (بسته به میزان اکسایش) در لوله آزمایش 15 میلیلیتری وزن شد و با 8/9 میلیلیتر از حلال کلروفرم:متانول (به نسبت3:7) مخلوط و به مدت دو تا چهار ثانیه هم زده شد. بقیه مراحل مشابه ترسیم منحنی کالیبراسیون بود. نمامی مراحل این روش زیر نور ملایم و به مدت 10 ذقیقه صورت گرفت. عدد پراکسید از معادله 3-6 محاسبه شد. PV=As-Ab×m55/84×w×2معادله (3-6). عدد پراکسید که As میزان جذب نمونه، Ab میزان جذب شاهد در طول موج 500 نانومتر، m شیب بدست آمده از منحنی کالیبراسیون و W وزن نمونه روغن است (شانتا و همکاران، 1994). 3-4-2-2. عدد اسید تیوباربیتیوریک 3 گرم چربی در 10 میلیلیتر کلروفرم حل شده و به آن 10 میلیلیتر محلول کار ( محلول 07/0 درصد اسید تیوباربیتوریک در آب که با هم حجمش اسیداستیک گلاسیال مخلوط شده است) اضافه گردید. سپس به مدت 5 دقیقه در سانتریفوژ با سرعت 1000 دور در دقیقه قرار داده شد. در ادامه قسمت آبکی آن جدا شده و به مدت 30 دقیقه در حمام آب جوش قرار داده شد. در پایان میزان جذب در دو طول موج 450 و 532 نانومتر خوانده شد. عدد TBA نمونه روغن، برحسب میلیگرممالون آلدئید در یک کیلوگرم روغن بیان میشود. عدد TBA براساس معادله 3-7 محاسبه گردید. E1cm1g=ed.aمعادله (3-7). عدد اسید تیوباربیتیوریک که e، جذب اندازهگیری شده، d، ضخامت سل و a وزن نمونه بر حسب گرم میباشد (مهران، 1355). 3-4-2-3. عدد دیان مزدوج مقدار 001/0 تا 01/0 گرم روغن استخراج شده از نمونههای بادام زمینی توزین شد و به میزان 600 برابر (وزنی/وزنی) آن با هگزان (با درجه HPLC) مخلوط و سپس جذب آن را در طول موج 232 نانومتر به وسیله دستگاه اسپکتروفتومتر (SHIMADZU UV 160A) خوانده شد. عدد دیان مزدوج از معادله 3-8 محاسبه شد. معادله (3-8). عدد دیان مزدوج که A میزان جذب نمونه در طول موج 234 نانومتر منهای جذب نمونه شاهد است. عدد 600 عبارت از رقت نمونه در هگزان و عدد 29000 ضریبی ثابت است (ساگوی، 1996). 3-4-2-4. شمارش کلی میکروارگانیسم‌ها تهیه رقت‌های مورد نیاز برای آزمایش برای تهیه رقت‌های مختلف، ابتدا 10 گرم از نمونه بادام زمینی به ارلن حاوی 90 میلیلیتر محلول رقیق کننده مناسب افزوده شد و کاملاً مخلوط گردید تا رقت 1/0 بدست آید. برای تهیه سایر رقت‌ها، به تعداد لازم لوله‌های حاوی 9 میلیلیتر محلول رقیق کننده تهیه شد و سپس به کمک سمپلر، یک میلی‌لیتر از رقت اولیه برداشته و به اولین لوله حاوی رقیق کننده افزوده شد و این عمل تا رسیدن به آخرین رقت مورد نیاز ادامه یافت. شمارش کلی میکروارگانیسم‌هاشمارش کلی پرگنه‌های میکروارگانیسم‌ها در دمای 30 درجه سانتیگراد مطابق استاندارد شماره 9899 ایران و استاندارد ISO 7218 انجام شد (استاندارد ملی ایران، 1386، ISO, 2007). بدین منظور از محیط کشت نوترینت آگار استفاده شد. محیط کشت مذکور مطابق دستورالعمل شرکت سازنده آماده ‌شد. پس از آن رقت‌های لازم برای آزمایش آماده شدند. سپس به هر پلیت 10 میلیلیتر محیط کشت ذوب شده با دمای 45 درجه سانتیگراد افزوده شد (زمان تهیه سوسپانسیون تا افزودن به پلیت نباید از 15 دقیقه تجاوز نماید). پس از بستن محیط کشت، پلیت‌ها به مدت 24 ساعت در دمای 30 سانتیگراد بصورت واژگون گرمخانه‌گذاری شدند. پس از 24 ساعت گرمخانه گذاری، برای شمارش پرگنه‌های هر پلیت از دستگاه پرگنه شمار استفاده گردید. پلیت‌هایی که حاوی 30 تا 300 پرگنه بودند برای شمارش در نظر گرفته شدند. شکل 3-2 نمونهای از پلیتهای حاوی پرگنههای رشد کرده در محیط نوترینت آگار را نشان میدهد. شکل 3-2. شمارش کلی میکروارگانیسمها3-4-2-5. شمارش قارچ‌ها (کپک و مخمر)این آزمون براساس استانداردهای ملی ایران به شماره 1/10899و 9899 و با استفاده از محیط کشت PDA انجام شد (استاندارد ملی ایران، 1386 و 1387). پلیت‌ها به صورت وارونه و به مدت 3 الی 7 روز در دمای 25 درجه سانتیگراد نگهداری و پس از طی این مدت با استفاده از دستگاه پرگنه شمار، شمارش شدند. لازم به ذکر است که پلیت‌های حاوی 30 تا 300 پرگنه جهت شمارش در نظر گرفتهشد (شکل3-3). شکل 3-3. شمارش کپک و مخمر 3-5. تجزیه و تحلیل آماری در این پژوهش، برای مقایسه خصوصیات فیزیکوشیمیایی فیلمهای تولید شده از طرح کاملاً تصادفی استفاده شد. همچنین در بخش دوم، ارزیابی زمان ماندگاری بادام زمینی با استفاده از روش اندازهگیریهای تکرار شده در زمان و در سطح احتمال پنج درصد (05/0p<) انجام شد. آزمونها در سه تکرار انجام شده و نتایج به دست آمده با استفاده از روش تجزیه واریانس (ANOVA) و مقایسه میانگینها با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال پنج درصد (05/0p<) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار minitab 16 و رسم نمودارها با نرم افزار EXCEL 2007 انجام گرفت. فصل چهارم نتایج و بحث 4-1. بررسی پایداری حرارتی فیلمها شکل 4-1 نمودار TGA فیلم NSA-LDPE حاوی 10 درصد آسکوربات سدیم را در مقایسه با LDPE خالص نشان میدهد. همان طور که از شکل پیداست افزودن آسکوربات سدیم به ماتریکس پلیمر منجر به تخریب سریعتر آن شد. به طور کلی نتایج حاکی از وجود دو مرحله تخریب قبل از مرحله اصلی تخریب پلیمر در فیلمهای فعال حاوی آسکوربات سدیم بود. بر اساس ترموگرامهای TGA اولین مرحله تخریب در فیلمهای حاوی آسکوربات سدیم از حدود 232 تا 235 درجه سانتیگراد آغاز شد (جدول 4-1) در حالی که در فیلم LDPE خالص اولین تخریب در دمای 228 درجه سانتیگراد رخ داد که به دمای تخریب اول در فیلمهای فعال نزدیک است. از این رو، احتمال میرود این تخریب به افزودنی در خود پلیمر مربوط باشد. مرحله دوم تخریب در فیلم های فعال در دمای 251 تا 257 درجه سانتیگراد رخ داد که بسیار گستردهتر بود. از آن جایی که مرحله دوم تخریب در فیلم LDPE خالص مشاهده نمیشود، می توان گفت که تخریب رخ داده در این محدوده به تجزیه آسکوربات سدیم مربوط میباشد. لوپز دیکاستلو و همکارن (2012) نیز دمای تخریب آسکوربات سدیم خالص حدود 2/249 درجه سانتیگراد گزارش کردند. تخریب اصلی مربوط به پلیمر LDPE از دمای حدود 357 درجه سانتیگراد شروع شد (لوپز دیکاستلو و همکاران، 2012). جدول 4-1. پارامترهای TGA به دست آمده برای فیلم های فعال مورد مطالعه فیلم فعال مرحله اول تخریب مرحله دوم تخریب دما (درجه سانتیگراد) افت وزنی (درصد بر درجه سانتیگراد) دما (درجه سانتیگراد) درصد افت وزنی (درصد بر درجه سانتیگراد) NSA-LDPE حاوی 5 درصد آسکوربات سدیم 234 6/2 251 2/3 NSA-LDPE حاوی 10 درصد آسکوربات سدیم 233 2/1 257 4/1 NSA-LDPE حاوی 15 درصد آسکوربات سدیم 232 8/1 253 8/3  
 نکته مهم : هنگام انتقال متون از فایل ورد به داخل سایت بعضی از فرمول ها و اشکال (تصاویر) درج نمی شود یا به هم ریخته می شود یا به صورت کد نشان داده می شود ولی در سایت اصلی می توانید فایل اصلی را با فرمت ورد به صورت کاملا خوانا خریداری کنید: سایت مرجع پایان نامه ها (خرید و دانلود با امکان دانلود رایگان نمونه ها) : jahandoc.com   SA-LDPE حاوی 10 درصد آسکوربات سدیم 235 7/0 252 4/1 بررسی نتایج TGA اختلاف معنیداری را بین ترموگرامهای فیلمهای فعال NSA-LDPE حاوی غلظتهای مختلف آسکوربات سدیم نشان نداد. همچنین دمای تخریب اول و دوم در فیلم NSA-LDPE و SA-LDPE حاوی 10 درصد آسکوربات سدیم به یکدیگر نزدیک بود. با وجود نزدیک بودن دمای تخریب در فیلمهای فعال، افت وزنی آنها در دماهای مذکور با یکدیگر متفاوت بود که میتواند به عدم یکنواختی توزیع آسکوربات سدیم در ماتریکس پلیمر باشد. کمترین افت وزنی مشاهده شده در مرحله دوم تخریب به فیلمهای NSA-LDPE و SA-LDPE حاوی 10 درصد آسکوربات سدیم مربوط بود. در بررسی ترموگرامهای فیلمهای فعال پلی پروپیلن حاوی ترکیب کارواکرول، راموس و همکاران (2012) دو مرحله تخریب را مشاهده کردند که مرحله اول تخریب که جزئی بوده و در دمای 115 درجه سانتیگراد رخ داد را به تخریب کارواکرول و مرحله دوم تخریب را به تجزیه حرارتی ماتریکس پلیمر نسبت دادند. این محققین گزارش کردند که با توجه به پایینتر بودن دمای تخریب کارواکرول نسبت به پلیمر امکان تعیین مقدار کارواکرول افزوده شده بعد از فرایند وجود دارد که وجود آن بیانگر حضور عامل فعال در ماتریکس پلیمر پس از فرایند اکستروژن میباشد (راموس و همکاران ،2012). الف ب شکل 4-1. منحنی TGA بدست آمده برای الف- فیلم LDPE خالص، ب- فیلم NSA-LDPE حاوی 10درصد آسکوربات سدیم. 4-2. بررسی آزمونهای مهاجرت اندازهگیری میزان مهاجرت، در محیطهای مختلف مواد غذایی با استفاده از مدلهای شبیه سازی شده انجام میگیرد که با استفاده از این محیطها میتوان مهاجرت ترکیب خاصی از مواد را از پلیمر به داخل محیط و مواد غذایی تخمین زد. معمولا مدل استفاده شده برای شبیه سازی محیط چربی، مخلوط اتانول و آب مقطر به نسبت 95 به 5 و برای محیط آبی نسبت 10 به 90 انتخاب میشود. در این تحقیق نیز به ترتیب از دو مدل مذکور تحت عنوان مدل غذایی الکلی و مدل غذایی آبی استفاده گردید. فرایند مهاجرت تحت تاثیر ساختار ترکیب مهاجرت کننده، قابلیت آن در ایجاد پیوندهای هیدروژنی با پلیمر یا سایر افزودنیها و یا میل ترکیبی آن به مدل غذایی و نیز برهمکنش میان ماده غذایی یا مدل غذایی با پلیمر است (پریرا و همکاران، 2012). به منظور بررسی میزان رهایش سدیم آسکوربات به عنوان ترکیب گیرنده اکسیژن از آزمونهای بررسی درصد مهارشوندگی رادیکالهای DPPH و ABTS توسط سدیم آسکوربات رها شده در مدلهای غذایی طی زمانماندگاری در دمای 25 درجهسانتیگراد و نیز اندازهگیری میزان مهاجرت سدیم آسکوربات استفاده گردید. 4-2-1. آزمون ABTS آزمون تعیین درصد مهار شوندگی رادیکال ABTS، برای سنجش میزان مهاجرت سدیم آسکوربات به درون مدلهای غذایی چربی و آبی بود. در این آزمون، رادیکال کاتیونهای ABTS با ضداکساینده واکنش داده و به شکل کاهش یافته در میآید؛ در نتیجه از طریق تعیین میزان این کاهش جذب در طول موج 734 نانومتر، میتوان به درصد بازدارندگی آنتیاکسیدان مورد نظر پیبرد ( طاها نژاد و همکاران، 1390).

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">
تجدید کد امنیتی
Designed By Erfan Powered by Bayan