ارزيابي خواص فيلم نشاسته حاوي نانوالياف سلولز و ليگنوسلولز جهت بسته بندي مواد غذايي

Evaluation of the starch films containing cellulose and lignocellulose for food packaging

اين تحقيق با هدف ارزيابي خواص فيلم هاي نشاسته حاوي نانوالياف سلولز و ليگنوسلولز حاصل از ضايعات كارتن كنگره اي كهنه (OCC) به روش مكانيكي و با استفاده از دستگاه سوپر آسياب ديسكي براي دستيابي به ويژگي هاي مطلوب مقاومتي، انحلال پذيري و زيست تخريب پذيري جهت كاربرد در بسته بندي مواد غذايي انجام گرفت. خواص نانوفيبرها شامل ويژگي هاي ريخت شناسي (ميانگين قطري و توزيع قطري) با ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميدان (FE-SEM) بررسي شد. فيلم هاي مورد نياز برپايه نشاسته با مقادير 5، 10 و 15 درصد نانوفيبرسلولز و نانوفيبرليگنوسلولز به عنوان تقويت كننده با استفاده از روش قالب گيري محلول تهيه شدند و اثرات نانوالياف بر خواص فيزيكي، پايداري در برابر آب، اسيد و قليايي ضعيف، مقاومت هاي مكانيكي و همچنين زيست تخريب پذيري فيلم ها تحت شرايط هوازي (با استفاده از خاك) مطالعه شد. نتايج نشان داد متوسط قطري نانوليگنوسلولز، 10±69 نانومتر و نانوسلولز 10±28 نانومتر است. نتايج بررسي خواص فيزيكي و ممانعتي نشان داد با افزايش درصد نانوالياف، روند جذب روغن كاهش يافت. با افزايش مقدار نانوسلولز، انحلال پذيري فيلم در آب، اسيد و قليا كاهش يافت؛ ولي در مورد نانوليگنوسلولز روند معكوس مشاهده شد. همچنين، بررسي مقاومت هاي مكانيكي نشان داد با افزايش سهم نانوسلولز و نانوليگنوسلولز، مقاومت به تركيدن و پارگي در نمونه ها بهبود يافت، ولي ميزان بهبود براي فيلم حاوي نانوليگنوسلولز كمتر از فيلم داراي نانوسلولز بود. با افزايش درصد نانوالياف سلولزي، ميزان تخريب زيستي نمونه هاي فيلم نشاسته در شرايط هوازي، 20-15 درصد افزايش يافت. مي توان نتيجه گرفت بكاربردن نانوالياف سلولز و ليگنوسلولز منجر به افزايش مقاومت هاي مكانيكي و كاهش انحلال پذيري در برابر حلال هاي مختلف (آب، اسيد و قليا) مي شود. همچنين با استفاده از اين نوع نانوالياف، خواص زيست تخريب پذيري بهبود يافته و در نتيجه كاربردي تر شد. بنابراين فيلم هاي توليدي فوق مي توانند با رعايت شرايط توليد به عنوان يك بسته بندي موادغذايي مورد استفاده قرار بگيرد.

The objective of this study was to prepare and evaluate the features of starch films containing cellulose nanofibres (CNF) and lignocellulose nanofibres (LCNF) derived from old corrugated container (OCC) by mechanical method and using super disk grinding to achieve optimal strength, solubility and biodegradability features for food packaging. The characteristics of CNF and LCNF including morphological features (diameter and its distribution) were investigated using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The studied films based on starch content of 5, 10 and 15% of CNF and LCNF as reinforcement agent were prepared using solution casting method. The effects of CNF and LCNF on physical and mechanical properties, weak acid and alkali, as well as biodegradation of films under aerobic conditions (using soil) were investigated. The result showed that average diameter of LCNF and CNF obtained was 69±10 µm and 28±10 nm, respectively. The results of physical and barrier properties showed that increasing the percentage of CNF and LCNF reduced the oil absorbing. By increasing the percentage of CNF, the solubility in water, acid, and alkali films decreases slightly, but this trend was reversed for LCNF. The results of mechanical strength showed that the increase in the contribution of CNF improved strengths to burst and tear index in the films, but the improvement for the film containing LCNF was less than that of CNF film. The biodegradation process of starch film samples increased by increasing the percentage of CNF and LCNF by 20-15%. It can be concluded that the use of CNF and LCNF leads to increased mechanical strength and decreased solubility to various solvents (water, acid and alkali). Also, with using CNF and LCNF, the biodegradability features were improved and as a result, it became more practical.