بررسی اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر خواص فیزیکو شیمیایی، عبوردهی و معادلات رشد …

 
شکل ۴- ۱: رنگ فیلمهای ترکیبی نشاسته کاساوا / SSPS، با غلظتهای متفاوت ( %۰، ۵%)، نانو دی اکسید تیتانیوم.
۴-۱-۲- بررسی اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر ضخامت فیلمهای ترکیبی نشاسته کاساوا / SSPS
برای اندازهگیری ضخامت فیلمها از ریزسنج دستی استفاده شد که ضخامت کلی فیلمهای ترکیبی نانو کامپوزیتی بدست آمده، با اضافه کردن نانو ذرات بدون تغییر باقی ماند. مقادیر میانگین ضخامت کلی برای فیلمهای ترکیبی نشاسته کاساوا /SSPS، حاوی نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم ( ۱۳/۰-۱۴/۰ ) میلی متر میباشد. و در (جدول ۴-۱) نشان داده شده است.
جدول ۴- ۱: میانگین ضخامت فیلمهای شاهد ترکیبی نشاسته کاساوا /SSPS و نمونههای حاوی نانو دی اکسید تیتانیوم.

دانلود متن کامل پایان نامه در سایت jemo.ir موجود است

ضخامت نوع نمونه
۰۱/۰ ± ۱۳/۰a ۰ % ( نمونه شاهد)
۰۳/۰ ± ۱۳/۰a ۱ % نانو دی اکسید تیتانیوم
۰۲/۰ ± ۱۴/۰a ۳ % نانو دی اکسید تیتانیوم
۰۱/۰ ± ۱۴/۰a ۵ % نانو دی اکسید تیتانیوم

داده ها بیانگر میانگین ± انحراف معیار می باشد. مشابه بودن حروف لاتین بیانگر عدم وجود اختلاف معنی دار بین میانگین ها در سطح احتمال ۵% می باشد.
۴-۲- بررسی اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر خواص ممانعتی فیلمهای ترکیبی نشاسته کاساوا / SSPS
۴-۲-۱- تعیین میزان نفوذ پذیری به بخار آب
یکی از مهمترین عملکردهای بسته بندی غذا، جلوگیری و یا به حداقل رساندن انتقال رطوبت بین غذا و محیط اطراف است. سپس نفوذ پذیری بخار آب باید به کمترین حد ممکن برسد، تا محیط بسته بندی غذا بهینه سازی شده و عمر بالقوه محصول غذایی بر روی قفسهی مغازهها افزایش یابد. ( حسینی و همکاران، ۲۰۱۳). شکلهای ۴-۲، نشان دهنده نفوذ پذیری نسبت به بخار آب فیلمهای ترکیبی نشاسته کاساوا / SSPS، با درصدهای مختلف از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم میباشد. بعد از اضافه کردن نانو ذرات کاهش قابل توجهای در میزان نفوذ پذیری به بخار آب ایجاد شد. نفوذ پذیری نسبت به بخار آب فیلمهای ترکیبی از ۳۴/۶ تا ۹۸/۲ [g m-1 s-1 Pa-1]، به صورت معنی داری (۰۵/۰>p) کاهش داشتند. که میتوان به مقاومت بیشتر از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در مقایسه با ماتریکس بایوکامپوزیت نسبت داد. بنابراین تلفیقی از نانو ذرات به ماتریکس یک مسیر غیر مستقیم برای عبور از میان مولکولهای آب را ایجاد میکند (یو[۱۰۷] و همکاران، ۲۰۰۴). این کاهش نفوذ در فیلمهای ترکیبی نشاسته کاساوا / SSPS، ساپورت شده با نانو ذرات را میتوان بر اساس مدل نیلسن[۱۰۸] (۱۹۶۷)، مسیرهای پیچشی و غیر مستقیم توضیح داد. بازدارندگی ضعیف نسبت به بخار آب از عیبهای اساسی فیلمهای پلی ساکاریدی به حساب میآید به علت ماهیت آبدوست پلی ساکاریدها، فیلمهای حاصل از آن نفوذ پذیری بالایی نسبت به بخار آب دارد این حساسیت نسبت به رطوبت باعث ایجاد تغییر در خواص کاربردی فیلم پلی ساکاریدی در شرایط محیطی مختلف شده و در نتیجه کاربرد فیلمهای پلی ساکاریدی در شرایط مختلف (به ویژه در رطوبتهای نسبی بالاتر) را محدود میسازد (قنبرزاده و همکاران، ۱۳۸۸). هنگامی که نانو ذره در ماتریکس پلیمری وجود دارد، یک ملکول آب باید مسیر پیچیده تری را نسبت به ترکیب خالص پلیمر طی کند تئوری که توسط ﺛلن بیان شد (ﺛلن[۱۰۹]، ۲۰۰۵).
همان طور که در شکل ۴-۲، مشاهده میکنیم خاصیت نفوذپذیری با افزایش غلظت نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم کاهش یافت و درغلظت ۵% کمترین مقدار را داشت. نانو ذرات به دلیل اندازه خیلی کوچکشان به آسانی میتوانند فضاهای خالی ماتریکس فیلم خلل وفرج دار را پر کنند لذا پخش آسان آب یا رطوبت مشکل میشود. (تانگ[۱۱۰] و همکاران ، ۲۰۰۸ ؛ دی مورا[۱۱۱] و همکاران، ۲۰۰۹) ضمن این که مسیر پیچ در پیچ اطراف لایه های نانو، مولکولهای نفوذ کننده را وادار میکند که از یک مسیر طولانی از میان فیلم عبور کنند. (سوتورنویت[۱۱۲] و همکاران، ۲۰۱۰).
شکل ۴-۲: میزان نفوذ پذیری به بخار آب فیلمهای ترکیبی نشاسته کاساوا/SSPS، با غلظتهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم.
*متفاوت بودن حروف لاتین بر روی ستونها نمایانگر اختلاف معنی دار در سطح ۵% احتمال میباشد ( ۰۵/۰ >р).
۴-۲-۲- نفوذ پذیری نسبت به بخار اکسیژن
نفوذپذیری نسبت به گاز و ترکیبات فرار آروما در فیلم های پلی ساکاریدی تحت تاثیر عوامل مختلفی قرار دارد: نسبت نواحیکریستالی به نواحیآمورف، میزان تحریک زنجیرههای پلیمری و میزان برهمکنشها بینگروههای عملگرای پلیمر و مولکولهای گاز و ترکیبات فرار در نواحی آمورف ( کومار و ساینق[۱۱۳]، ۲۰۰۸). فیلمهای بایوپلیمری به دلیل وجود تراکم و فشردگی بالا بین زنجیره ها، وجود مقدار زیاد پیوندهای هیدروژنی، وجود حالت نیمه کریستالی، بازدارندگی عالی در مقابل اکسیژن دارند و همین امر استفاده از آن را در بسته بندی میوه ها و سبزی ها جهب کاهش سرعت تنفس و افزایش ماندگاری میسرمیسازد ( مانو[۱۱۴] و همکاران، ۲۰۰۴). در این پژوهش همانطور که در شکل ۴-۳، نشان داده شده است در فیلمهای ترکیبی نشاسته کاساوا / SSPS، ساپورت شده با نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم، با افزایش غلظت نانو دی اکسید تیتانیوم، میزان نفوذپذیری به اکسیژن(OP) فیلم ترکیبی از ۴۹/۴ تا ۸۶/۱ cc-mil [m2. day]، به صورت معنی داری (۰۵/۰>p) کاهش داشت. این نتیجه با نتیجه به دست آمده از کار زپا و همکاران در سال ۲۰۰۹، مطابقت داشت. آن ها اثر پلاستیسایزر را را بر ویژگی ممانعتی گاز اکسیژن در فیلم زیست تخریب پذیر نشاسته به همراه نانو ذرات رس بررسی کردند و نشان دادند که نفوذپذیری اکسیژن در رطوبت نسبی ۵۰% درفیلم ها با پلاستیسایرز بالاتر است نسبت به فیلم خالص. که این روند را به افزایش در تحرک زنجیرهای پلیمری درحضور پلاستیسایزر نسبت دادند. از طرفی مشاهده کردند با افزایش نانو رس در ماتریکس نفوذپذیری به اکسیژن کاهش پیدا میکند. پرکننده ها میتوانند به عنوان موانع نفوذ ناپذیر در حرکت مولکولهای اکسیژن مطرح شوند. (زپا[۱۱۵] و همکاران، ۲۰۰۹).
شکل ۴- ۳: میزان نفوذ پذیری به اکسیژن فیلمهای ترکیبی نشاسته کاساوا/SSPS، با غلظتهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم.
*متفاوت بودن حروف لاتین بر روی ستونها نمایانگر اختلاف معنی دار در سطح ۵% احتمال میباشد ( ۰۵/۰ >р).