بخشی از مقاله
چکیده:
استفاده از پوشش های خوراکی به منظور افزایش زمان ماندگاری فرآورده های غذایی و حفاظت از آنها از عوامل مخرب محیطی می باشد. پوشش های خوراکی عبارتند از لایه های نازکی از مواد که می توانند توسط مصرف کننده خورده شوند و به عنوان سدی در مقابل انتقال رطوبت، اکسیژن و مواد حل شده در غذا می باشند.
عدم تجزیه بسته بندی های ساخته شده از منابع نفتی در طبیعت و آلودگی روز افزون محیط زیست موجب تولید بسته بندی های تجزیه پذیر از مواد خام کشاورزی، منابع گیاهی و جانوری شده است و تحقیقات گسترده ای در این زمینه صورت گرفته است.
امروزه تولید پوشش های خوراکی از منابع ارزان و قابل دسترس حائز اهمیت می باشد به همین علت استفاده از مشتقات غلات در زمینه تولید فیلم های خوراکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به نتایج بدست آمده می توان دریافت که ترکیبات مختلف موجود درانواع دانه های غلات با توجه به دوستی با طبیعت، هزینه پایین به عنوان مواد اولیه بسته بندی، ویژگی های مطلوب، دسترسی آسان و میزان بالای ضایعات در کارخانه های مربوط به غلات می توانند نقش مهمی را به عنوان بسته بندی در نگهداری مواد غذایی ایفا کنند.
به طور کلی در تهیه فیلم ها خصوصیات مکانیکی آن ها بسیار حائز اهمیت می باشد. خواص مکانیکی فیلم های حاصل از غلات مختلف تحت تاثیر عوامل مختلفی مانند نوع و غلظت نرم کننده ها و اتصال دهنده ها، نوع حلال، روش تولید، رطوبت نسبی و شرایط خشک کردن قرار می گیرد.
زئین تنها پروتئین ذرت است که به صورت تجاری استخراج می شوند و حاوی اسید های آمینه غیر قطبی مثل لوسین، آلانین و پرولین می باشد به همین دلیل در آب نامحلول است و به همین علت خاصیت بازدارندگی بیشتری نسبت به بخار آب در مقایسه با سایر فیلم های خوراکی دارد همچنین زئین دارای خاصیت قوی ژل کنندگی نیز می باشد.
فیلم های حاصل از گلوتن گندم در مقایسه با سایر فیلم ها مقاومت به کشش - - TS پایین تر و افزایش طول تا نقطه ی شکست بالاتری دارند و فیلم قابلیت بازدارندگی در برابر بخار آب برابری نسبت به سایر فیلم های پروتئینی یا پلی ساکاریدی را دارا می باشند.
فیلم های حاصل از نشاسته از خاصیت بازدارندگی ضعیفی نسبت به بخار آب برخوردار هستند و این مورد از مشکلات اساسی فیلم های بر پایه نشاسته خصوصا در رطوبت های نسبی بالا به شمار می آید.
فیلم های نشاسته ای به دلیل وجود تراکم و فشردگی بالا بین زنجیره ها، وجود مقدار زیادی پیوند هیدروژنی و وجود حالت نیمه کریستالی بازدارندگی عالی در مقابل اکسیژن و ترکیبات فرار و سایر گازها دارند. نشاسته در بین بیوپلیمر ها مقاوم ترین فیلم را تولید می کند و خواص مکانیکی آن در مقایسه با سایر فیلم های پلی ساکاریدی نسبتا بهتر می باشد.
استفاده از منابع قابل دسترس و ارزان قیمت مانند مشتقات غلات در تولید بیوفیلم ها راه جدیدی را در صنعت بسته بندی های خوراکی می گشا ید.
مقدمه:
بسته بندی در تعریف عبارت است از محافظی که سلامت محتوی خود را از مرحله ی انتهایی تولید تا مصرف حفظ کند. مهمترین ماموریت یک بسته بندی غذایی مناسب علاوه بر حفاظت غذا در برابر عوامل محیطی توانایی کاهش و یا به حداقل رساندن رشد میکروارگانیسم ها نا مطلوب غذایی است
مهم ترین هدفی که در بسته بندی محصولات غذایی مد نظر است افزایش طول عمر نگهداری محصول یا Shelf Life آن می باشد. ماده بسته بندی از طریق تنظیم فضای مناسب در داخل بسته با توجه به ویژگی های نگهداری محصول زمان ماندگاری آن را افزایش می دهد. در این مورد به خصوص هماهنگی بین ویژگی های ماده بسته بندی و نیازهای نگهداری محصول می باید فراهم گردد. هدف دیگری که در استفاده از بسته بندی محصولات مدنظر است، بهبود حمل و نقل، انبارداری و عرضه محصول می باشد
با این حال کماکان نو آوری و بکارگیری جنبه های جدید در این زمینه کاملا معمول و رایج می باشد. مهم ترین عوامل موثر در ایجاد نوآوری در قسمت بسته بندی غذا، افزایش درخواست مشتری برای غذاهایی با حداقل فرایند، تغییر در عملیات فروش و سیتم توزیع غذایی و الزامات سخت گیرانه مرتبط با سلامت و ایمنی غذا می باشد. امروزه استفاده از نواوری در صنعت بسته بندی گسترش بسیاری یافته است
انواع بسته بندی:
پلی مر های استفاده شده جهت بسته بندی یا بر پایه مواد نفتی می باشند که این بسته بندی ها در محیط زیست به سختی و در زمان بسیار طولانی تجزیه می شوند و می توانند خطر جدی برای محیط زیست ایجاد کنند، یا بر پایه ی مواد گیاهی و جانوری هستند که در محیط زیست تجزیه پذیر بوده و در واقع دوستدار محیط زیست هستند
اغلب پلاستیک های ساخته شده از منابع نفتی دارای خصوصیاتی چون قدرت کششی خوب و نفوذناپذیری به اکسیژن و آروما می باشند و نفوذپذیری به بخار آب آن ها نیز کم است با این حال منابع نفتی، منابعی محدود و تجزیه ناپذیر بوده و باعث آلودگی محیط زیست می شوند. لذا بشر به فکر استفاده از مواد تجزیه پذیر و سازگار با محیط زیست افتاد که در این مورد از مواد خام کشاورزی تجدید پذیر و ضایعات صنایع فراوری مواد غذایی استفاده می شود. منابع گیاهی و جانوری فراوانی به صورت تجزیه پذیر در طبیعت هستند، اما خواص فیزیکی ضعیف - نفوذ پذیری بالا به گاز ها و رطوبت، کشش پذیری ضعیف - پلی مر های زیستی مانند پلی لاکتیک اسید، کیتوزان، ژلاتین و سلولز استفاده از از این پلی مر ها را در صنعت محدود می کند.
مزیت های دیگر مواد سازنده بسته بندی های تجزیه پذیر، تجزیه بیولوژیکی آن هاست که در خاک می توانند به عنوان کود و عامل تهویه خاک عمل کنند بنابراین هر کدام از این بسته بندی ها مزایا و معایب خاص خود را دارند
علت مناسب بودن غلات در تهیه فیلم های خوراکی دوستی با طبیعت، هزینه کم مواد اولیه به عنوان بسته بندی، دسترسی آسان، وجود ضایعات بالای کارخانجات غلات می باشد
پس غلات می توانند با تولید فیلم نقش مهمی را در نگهداری مواد غذایی ایفا کنند.
گلوتن
گلوتن پروتئین غیر محلول در آب آرد گندم است. تصور می شود که پیوندهای دی سولفیدی نقش مهمی در تشکیل فیلم گلوتنی و خصوصیت Film forming آن دارند پیوندهای دی سولفیدی بین حلقه های دو پلی پپتید و یا پیوند خارج مولکولی پروتئین های همان پلی پپتید قدرت فیلم را افزایش می دهند به صورتی که در طی حرارت دادن باند های طبیعی دی سولفیدی از هم گسسته می شوند و در هنگام تشکیل فیلم باند های دی سولفیدی جدید شکل پیدا می کنند. به علت زیاد بودن نیروهای بین مولکولی، فیلم حاصل ترد خواهد بود. از این رو افزودن نرم کننده مثل گلیسرین جهت بهبود خواص مکانیکی و افزایش انعطاف پذیری فیلم ضرورت دارد.
فیلم های تهیه شده از گلوتن خالص و شفاف هستند به گونه ای که هر چه خلوص بیشتر باشد فیلمی با خصوصیات مکانیکی قوی تر و شفاف تر تولید می شود. ولی گلوتن تجارتی، به علت ژلاتینه شدن نشاسته موجود، فیلمی مات تولید می نماید. فیلم های حاصل از گلیادین شفاف و قابل ارتجاع می باشند ولی فیلم حاصل از گلوتنین شکننده و غیر قابل ارتجاع است. فیلم های گلوتن، مانع خوبی در برابر اکسیژن و دی اکسید کربن هستند اما مقومت به کشش این فیلم گلوتن نسبت به سایر فیلم ها پایین تر است و بزرگترین مانع برای بهره برداری این فیلم ها قابلیت نفوذ آب بالای آنهاست.
مقاومت به کشش فیلم گلوتن را می توان زپبا افزودن Cross-link agents افزایش داد. از گلوتن برای پوشش بادام زمینی و کپسوله کردن رنگ ها و طعم دهنده ها استفاده می شود. میکروکپسوله کردن اسیدهای چرب غیر اشباع بوسیله پودر گلیادین خشک شده به روش افشان سبب کاهش اکسیداسیون و تولید کمترین میزان پراکسید در مقایسه با سایر نمونه ها می شود
زئین بخش پروتئینی ذرت است که در الکل محلول می باشد. فیلم ها ی زئین مقاوم در برابر آب هستند. زئین در فرمولاسیون پوشش های خوراکی قرصها، فرآورده های قنادی استفاده می شود. فیلم بوسیله اسپری محلول آن بر سطح محصول یا غوطه ور نمودن محصول در آن تولید می شود. حاوی یک نرم کننده مجاز مانند گلیسیرین، آنتی اکسیدان و رنگ است که پس از تبخیر حلال بر سطح محصول تشکیل می گردد. زئین ذرت به علت داشتن میزان زیاد اسید های آمینه غیز قطبی مانند لوسین، آلانین، پرولین، پروتئینی هیدروفوبیک است. این پروتئین در آب نامحلول بوده و ماده ای ترموپلاستیک و قابل ارتجاع است. این پروتئین خاصیت ژل کنندگی و همچنین خاصیت film forming مناسبی دارد.
خواص مکانیکی فیلم حاصل از زئین ذرت:
فیلم زئین در مقایسه با سایر فیلم های خوراکی دارای بازدارندگی بهتر نسبت رطوبت است. - خاصیت بازدارندگی نسبت به بخار آب ارتباط مستقین با مقدار اسید های آمینه غیر قطبی دارد - . افزودن اسید های چرب و یا cross link agents نیز باعث افزایش خاصیت بازدارندگی نسبت به رطوبت می شود.
در فیلم حاصل از زئین ذرت با افزودن پلاستیسایزر ها میتوان حالت شکنندگی و یا Brittle را در آن کاهش داد و باعث افزایش خاصیت Flexibility در فیلم شد همچنین به طور کلی حضور پلاستیسایزر برای بهبود خواص مکانیکی فیلم بسیار موثر است.
فیلم زئین ذرت هم چنین نشان داده است که در نگهدار گوجه فرنگی تازه باعث کاهش تغییر رنگ و از دست دادن رطوبت و تداوم استحکام در گوجه فرنگی می شود.
نشاسته:
نشاسته متشکل از دو ساختار خطی آمیلوز و ساختار شاخه دار آمیلوپکتین می باشد.
استفاده از نشاسته در تهیه ی فیلم به صورت تنها معمولا خواص مکانیکی ضعیفی را دارد نشاسته قدرت بازدارندگی کمتری را در برابر بخار آب یا رطوبت را دارد و همچنین نشاسته خشک یا native یک ماده ترموپلاستیک نیست و فیلم حاصل از نشاسته حالت شکنندگی دارد.
با کمک فرایند اکسترود کردن و یا اعمال تیمار حرارتی و تخریب گرانول ها ی نشاسته با خاصیت ترموپلاستیک تشکیل می شود.
همچنین افزودن نرم کننده ها با کاهش دمای انتقال شیشه ای باعث بهبود خواص فیلم می شود.
نشاسته فیلم مقاومی تولید می کند و همچنین قدرت بازدارندگی خوبی نسبت به O2 و آروما به علت تراکم و فشردگی بالا و همچنین مقدار زیاد پیوند هیدروژنی و حالت نیمه کریستالی را دارد پس برای افزایش ماندگاری محصولات تازه مناسب است چون باعث کاهش سرعت تنفس می شود. از نشاسته گندم برای پوشش غذاهایی استفاده می شود که در هنگام سرخ کردن نیاز به حفظ آب دارند. پوشش های Starch که از گندم تهیه می شوند نیازی به طعم اضافی ندارند چرا که طعم آنها به صورت طبیعی قابل قبول است حتی برای کسانی که نگرانی های زیادی در مورد رژیم غذایی خود دارند نیز این پوشش ها تاثیر مثبت دارند. چرا که پوشش های خوراکی از جذب روغن زیاد در حین سرخ شدن جلوگیری می کند.
