مهندسان شیمی و نفت با استفاه از نتایج سطح پاسخ، موفق به ارائه فیلم نانوبیوکامپوزیتی مناسب برای بسته بندی مواد غذایی شدند.
فیلم‌های نانوبیوکامپوزیتی برای بسته بندی مواد غذایی
مهندسان شیمی و نفت با استفاه از نتایج سطح پاسخ، موفق به ارائه فیلم نانوبیوکامپوزیتی مناسب برای بسته‌بندی مواد غذایی شدند. همچنین محققان این فیلم نانوبیوکامپوزیتی را از جنبه‌های زیست‌محیطی مانند تخریب در خاک و محیط آنزیمی نیز مورد بررسی قرار دادند.
امیر حیدری دانشجوی دوره دکتری مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی شریف و عضو هیئت علمی گروه مهندسی شیمی دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه محقق اردبیلی در مورد این تحقیقات گفت: «این مقاله بخشی از دستاوردهای پایان‌نامه دکتری اینجانب تحت عنوان «ساخت و مطالعات خواص مکانیکی و زیست تخریب پذیری فیلم نانوبیوکامپوزیتی برای بسته‌بندی مواد غذاییِ» است. این پایان نامه در خصوص تأثیر فرمولاسیون (میزان نانوذرات سدیم مونت موریلونیت و گلیسرول) بر خصوصیات کاربردی فیلم‌های حاصل از نشاسته ذرت است. قسمت اعظم این پایان نامه در خصوص زیست تخریب پذیری فیلم‌های حاصله و تأثیر فرمولاسیون بر کاهش و یا افزایش آن است و سایر دستاوردهای این پایان نامه در قالب دو مقاله دیگر یکی در خصوص زیست تخریب پذیری در خاک و دومی در خصوص تخریب آنزیمی و مباحث میکروبی در دست داوری هستند.»
در این تحقیق طرح مرکب مرکزی (Central Composite Design) برای بررسی تأثیر میزان حضور گلیسرول در سه سطح به عنوان نرم‌کننده و سدیم مونت موریلونیت به عنوان نانوذره نیز در سه سطح استفاده شده است. در ادامه برای تحلیل نتایج نیز روش سطح پاسخ برای بررسی تأثیر فرمولاسیون در تغییر خصوصیات فیلم‌های حاصله مورد استفاده قرار گرفته است. هدف اصلی این مقاله، ارائه نتایج کاربردی در زمینه بسته‌بندی و مسائل زیست‌محیطی است.
حیدری افزود: «فیلم‌های حاصله بر اساس روش حلالی بر اساس فرمولاسیون گلیسرول و سدیم مونت موریلونیت، سه مرتبه تهیه شدند و آزمایش‌های مورد نیاز انجام گرفت. میانگین نتایج آزمایش‌های انجام گرفته با تست دانکن (Duncan test) در سطح اطمینان ۹۵% و همچنین روش سطح پاسخ مورد بررسی قرار گرفتند. سه دیدگاه برای این تحقیق در نظر گرفته شد. در ابتدا خواص پلیمری مربوط به این فیلم‌ها مانند استحکام کششی، شفافیت و زاویه تماس بررسی گردید. در بخش دوم کاربردهای مرتبط با صنایع غذایی مانند حذف نور ماوراء بنفش و خواص آنتی میکروبیال بررسی گردید و در بخش آخر نیز جنبه‌های زیست‌محیطی مانند تخریب در خاک و محیط آنزیمی مورد بررسی قرار گرفت.»
استفاده از روش سطح پاسخ یکی از نوآوری‌های این مقاله است. با توجه به اینکه تقریبا در اکثر خصوصیات نانوکامپوزیت‌ها تأثیر نرم‌کننده و نانوذرات بر رفتار پلیمرها عکس یکدیگر است، این ایده بررسی گردید که به‌طور همزمان این دو پارامتر بررسی شوند و تأثیرات متقابل آنها بر یکدیگر بررسی گردد. یکی از نوآوری‌های دیگر استفاده از روش پردازش تصویر در بررسی میزان شفافیت نمونه فیلم‌های تولیدی است. این روش جایگزین مناسبی برای روش مرسوم یعنی تصویر‌برداری از متن یا تصویر در زیر نمونه‌های پلیمری است. در روش مورد استفاده در این مقاله از روش مشابهی با یکسری تصحیحات استفاده گردید. نتایج حاصله به‌صورت عددی بوده و قابلیت مقایسه با یکدیگر را داراهستند.
وی در مورد نتایج این تحقیقات نیز ابراز داشت: «اگر به اختصار بخواهیم نتایج این قسمت را بیان نماییم می‌توان به بهبود خواص مکانیکی اشاره نمود. اگرچه بر اساس نتایج به‌دست آمده تأثیر ذرات سدیم مونت موریلونیت در بهبود خواص مکانیکی به مراتب کمتر از تأثیر گلیسرول در کاهش خواص مکانیکی است که دلیل این امر بواسطه نگهداشت آب در ماتریس پلیمر است. این مساله بواسطه روش تهیه فیلم‌ها به‌صورت حلالی است که در آن آب به عنوان حلال می‌تواند به عنوان نرم‌کننده نیز ایفای نقش نماید. شفافیت و آبدوستی نمونه‌ها با افزایش گلیسرول افزایش پیدا کرده و با حضور نانوذرات کاهش می‌یابد.»
بر اساس نتایج به‌دست آمده می‌توان از فیلم‌های پلیمری ساخته شده برای بسته‌بندی مواد غذایی خشک و یا به عنوان بسته‌بندی اولیه (که در تماس مستقیم با ماده غذایی است) استفاده نموده و در صورت لزوم از بسته‌بندی‌های ثانویه برای جلوگیری از تأثیر‌گذاری رطوبت محیط استفاده نمود.
نتایج این کار تحقیقاتی که به دست امیر حیدری، دکتر ایران عالمزاده و دکتر منوچهر وثوقی از اعضای هیئت علمی دانشکده مهندسی شیمی و نفت دانشگاه صنعتی شریف صورت گرفته است، در مجله Materials & Design (جلد ۵۰، سپتامبر سال ۲۰۱۳، صفحات ۹۵۴ الی ۹۶۱) منتشرشده است.
