ارزیابی خواص فیلم نشاسته حاوی نانوالیاف سلولز و لیگنوسلولز جهت بسته بندی مواد غذایی

این تحقیق با هدف ارزیابی خواص فیلم‌های نشاسته حاوی نانوالیاف سلولز و لیگنوسلولز حاصل از ضایعات کارتن کنگره‌ای کهنه (occ) به روش مکانیکی و با استفاده از دستگاه سوپر آسیاب دیسکی برای دستیابی به ویژگی‌های مطلوب مقاومتی، انحلال‌پذیری و زیست تخریب‌پذیری جهت کاربرد در بسته‌بندی مواد غذایی انجام گرفت. خواص نانوفیبرها شامل ویژگی‌های ریخت‌شناسی (میانگین قطری و توزیع قطری) با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (fe-sem) بررسی شد. فیلم‌های مورد نیاز برپایه نشاسته با مقادیر 5، 10 و 15 درصد نانوفیبرسلولز و نانوفیبرلیگنوسلولز به‌عنوان تقویت‌کننده با استفاده از روش قالب‌گیری محلول تهیه شدند و اثرات نانوالیاف بر خواص فیزیکی، پایداری در برابر آب، اسید و قلیایی ضعیف، مقاومت‌های مکانیکی و همچنین زیست‌تخریب‌پذیری فیلم‌ها تحت شرایط هوازی (با استفاده از خاک) مطالعه شد. نتایج نشان داد متوسط قطری نانولیگنوسلولز، 10±69 نانومتر و نانوسلولز 10±28 نانومتر است. نتایج بررسی خواص فیزیکی و ممانعتی نشان داد با افزایش درصد نانوالیاف، روند جذب روغن کاهش یافت. با افزایش مقدار نانوسلولز، انحلال‌پذیری فیلم در آب، اسید و قلیا کاهش یافت؛ ولی در مورد نانولیگنوسلولز روند معکوس مشاهده شد. همچنین، بررسی مقاومت‌های مکانیکی نشان داد با افزایش سهم نانوسلولز و نانولیگنوسلولز، مقاومت به ترکیدن و پارگی در نمونه‌ها بهبود یافت، ولی میزان بهبود برای فیلم حاوی نانولیگنوسلولز کمتر از فیلم دارای نانوسلولز بود. با افزایش درصد نانوالیاف سلولزی، میزان تخریب زیستی نمونه‌های فیلم نشاسته در شرایط هوازی، 2015 درصد افزایش یافت. می‌توان نتیجه گرفت بکاربردن نانوالیاف سلولز و لیگنوسلولز منجر به افزایش مقاومت‌های مکانیکی و کاهش انحلال‌پذیری در برابر حلال‌های مختلف (آب، اسید و قلیا) می‌شود. همچنین با استفاده از این نوع نانوالیاف، خواص زیست‌تخریب‌پذیری بهبود یافته و در نتیجه کاربردی‌تر شد. بنابراین فیلم‌های تولیدی فوق می‌توانند با رعایت شرایط تولید به‌عنوان یک بسته‌بندی موادغذایی مورد استفاده قرار بگیرد.

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

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 (FESEM). 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 2015%. 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.