پایان نامه دکتری تولید و ارزیابی نانو کاغذ حاصل از نانو الیاف سلولز باگاس
رساله جهت اخذ درجه دکتری تخصصی
عنوان :
تولید و ارزیابی نانو کاغذ حاصل از نانو الیاف سلولز باگاس
با فرمت قابل ویرایش word
تعداد صفحات: 170 صفحه
تکه های از متن به عنوان نمونه :
فهرست مطالب
| ردیف | عنوان | صفحه | ||
| فصل اول | 1 | |||
| 1 | مقدمه و کلیات | 2 | ||
| 1-1 | سلولز | 2 | ||
| 1-2 | باگاس (تفاله نیشکر) | 3 | ||
| 1-3 | نانومواد | 4 | ||
| 1-4 | نانو الیاف سلولزی | 4 | ||
| 1-5 | روشهای تولید نانو الیاف سلولزی | 6 | ||
| 1-5-1 | همگن ساز | 6 | ||
| 1-5-2 | ریزسیال ساز | 7 | ||
| 1-5-3 | آسیابهای پرقدرت | 8 | ||
| 1-5-4 | خرد کردن انجمادی | 9 | ||
| 1-6 | پیش تیمار های مناسب برای تولید نانو الیاف سلولزی | 9 | ||
| 1-7 | کاربرد های نانو الیاف سلولزی | 11 | ||
| 1-7-1 | تقویت کننده در چند سازه ها | 11 | ||
| 1-7-2 | تقویت کننده در صنایع بسته بندی | 11 | ||
| 1-7-3 | تقویت کننده در صنایع خمیر و کاغذ | 12 | ||
| 1-8 | نقش همی سلولزها در میزان فیبریله شدن نانوالیاف سلولزی | 13 | ||
| 1-9 | باگاس به عنوان ماده اولیه مهم برای تهیه نانوالیاف سلولزی | 13 | ||
| 1-10 | فرضیه های تحقیق | 14 | ||
| 1-11 | اهداف تحقیق | 15 | ||
| فصل دوم | 16 | |||
| 2 | مروری بر مطالعات | 17 | ||
| 2-1 | مطالعات انجام شده در داخل کشور | 17 | ||
| 2-1-1 | فیلم میکروفیبریله شده، فیلم نانوفیبریله شده، نانوکاغذ و نانوچند سازه | 17 | ||
| 2-1-2 | سلولز نانوفیبریله شده به عنوان تقویت کننده | 18 | ||
| 2-2 | مطالعات انجام شده در خارج از کشور | 18 | ||
| 2-2-1 | تولید فیلم میکروفیبریله شده، فیلم نانوفیبریله شده و نانوکاغذ | 18 | ||
| 2-2-2 | استفاده از روش پیش تیمار شیمیاییTEMPO برای تولید سلولز نانوفیبریله شده، فیلم و نانوکاغذ تهیه شده از آن | 20 | ||
| 2-2-3 | استفاده از سلولز میکروفیبریله و نانوفیبریله شده به عنوان تقویت کننده در کاغذ | 22 | ||
| 2-2-4 | تاثیر همی سلولزها بر میزان فیبریله شدن سلولز در ابعاد نانو | 23 | ||
| فصل سوم | 24 | |||
| 3 | مواد و روشها | 25 | ||
| 3-1 | مواد | 25 | ||
| 3-1-1 | خمیر نیمه رنگ بری شده سودای باگاس | 25 | ||
| 3-1-2 | مواد مورد نیاز برای تعیین عدد کاپا | 25 | ||
| 3-1-3 | مواد مورد نیاز برای تهیه دی اکسید کلر2ClO | 25 | ||
| 3-1-4 | خمیر رنگ بری شده(DED) سودای باگاس | 25 | ||
| 3-1-5 | مواد مورد نیاز برای پیش تیمار آنزیمی | 26 | ||
| 3-1-5-1 | بافر آنزیم اندوگلوکاناز | 26 | ||
| 3-1-5-2 | آنزیم اندوگلوکاناز | 26 | ||
| 3-1-6 | مواد شیمیایی مورد استفاده برای تهیه خمیر حل شونده | 26 | ||
| 3-1-7 | مواد شیمیایی مورد استفاده برای شستشوی خمیر حل شونده | 26 | ||
| 3-1-8 | مواد کمک ماندگاری | 27 | ||
| 3-1-8-1 | پلی اکریل آمید کاتیونی | 27 | ||
| 3-1-2 | دستگاه ها و تجهیزات مورد استفاده | 27 | ||
| 3-2 | روشها | 28 | ||
| 3-2-1 | مکان و روش نمونه برداری | 28 | ||
| 3-2-2 | تعیین ترکیبات شیمیایی خمیرکاغذ نیمه رنگ بری شده، رنگ بری شده سودا و خمیرحل شونده سودای باگاس | 28 | ||
| 3-2-3 | رنگبری خمیرکاغذ نیمه رنگ بری شده سودای باگاس | 29 | ||
| 3-2-3-1 | طرز تهیه دی اکسید کلر 2ClO و آنالیز آن | 29 | ||
| 3-2-3-2 | شرایط رنگبری دو مرحله ای با دی اکسید کلر (DED) | 30 | ||
| 3-2-4 | تعیین ویژگیهای خمیرهای نیمه رنگ بری شده و رنگ بری شده سودای باگاس | 30 | ||
| 3-2-4-1 | عدد کاپا | 30 | ||
| 3-2-4-2 | درجه روانی | 31 | ||
| 3-2-4-3 | ابعاد الیاف | 31 | ||
| 3-2-4-4 | گرانروی خمیرکاغذ | 31 | ||
| 3-2-4-5 | درجه بسپارش و وزن ملکولی خمیرکاغذ | 32 | ||
| 3-2-4-6 | تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی | 32 | ||
| 3-2-5 | پالایش خمیرکاغذ رنگ بری شده(DED) سودای باگاس | 33 | ||
| 3-2-6 | روش پیش تیمار آنزیمی | 33 | ||
| 3-2-7 | تهیه نانوالیاف سلولزی بدون پیش تیمار (سه و پنج مرحله عبور از همگن ساز) | 33 | ||
| 3-2-8 | تهیه نانو الیاف سلولزی با پیش تیمار آنزیمی(سه و پنج مرحله عبور از همگن ساز) | 34 | ||
| 3-2-9 | تهیه نانوکاغذ به روش قالب گیری سوسپانسیونی از نانوالیاف سلولزی تهیه شده در بند های3-2-7 ، 3-2-8 | 34 | ||
| 3-2-10 | خمیر کاغذ حل شونده | 35 | ||
| 3-2-10-1 | روش تهیه | 35 | ||
| 3-2-10-2 | روش شستشو | 35 | ||
| 3-2-11 | تعیین درجه روانی، گرانروی و درجه بسپارش خمیرکاغذ حل شونده | 36 | ||
| 3-2-12 | پالایش خمیر حل شونده وتهیه دوغاب از آن | 36 | ||
| 3-2-13 | تولید نانو الیاف سلولزی بدون پیش تیمار و تیمار آنزیمی از خمیر حل شونده مطابق با بند های 3-2-7 و 3-2-8 | 36 | ||
| 3-2-14 | تهیه نانوکاغذ | 36 | ||
| 3-2-15 | تهیه تصاویر الکترونی پیمایشی از نانوکاغذ های ساخته شده در بندهای 3-2-9 و 3-2-14 | 37 | ||
| 3-2-16 | پالایش خمیرکاغذ نیمه رنگ بری شده سودای باگاس | 38 | ||
| 3-2-17 | آماده سازی پلی اکریل آمید کاتیونی | 38 | ||
| 3-2-18 | تهیه کاغذ دست سازآزمایشگاهی از خمیرکاغذ نیمه رنگ بری شده سودای باگاس | 38 | ||
| 3-2-19 | تهیه دوغاب برای تهیه کاغذ های دست ساز ترکیبی | 39 | ||
| 3-2-20 | بررسی میزان ماندگاری در گذر نخست نانوالیاف سلولزی | 39 | ||
| 3-2-21 | اندازه گیری زمان آبگیری از خمیرکاغذ | 40 | ||
| 3-2-22 | تولید کاغذ های دست ساز ترکیبی | 40 | ||
| 3-2-22-1 | کاغذ های دست ساز ترکیبی به نسبتهای 1،3 و5 درصد نانو الیاف سلولزی بدون پیش تیمار | 40 | ||
| 3-2-22-2 | کاغذ های دست ساز ترکیبی به نسبتهای 1،3 و5 درصد نانو الیاف سلولزی با پیش تیمار آنزیمی | 41 | ||
| 3-2-23 | تولید کاغذ های دست ساز ترکیبی در اختلاط با پلی اکریل آمید کاتیونی به نسبت 1/0 و 3/0 درصد و 1 و 5 درصد نانو الیاف سلولزی بدون پیش تیمار | 41 | ||
| 3-2-24 | تهیه تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی از کاغذ های ترکیبی | 43 | ||
| 3-2-25 | ویژگی های نانوکاغذ و کاغذ های دست ساز ترکیبی | 44 | ||
| 3-2-25-1 | ویژگی های فیزیکی | 44 | ||
| 3-2-25-1-1 | وزن پایه | 44 | ||
| 3-2-25-1-2 | ضخامت و دانسیته | 44 | ||
| 3-2-25-1-3 | مقاومت کاغذ نسبت به عبور هوا | 44 | ||
| 3-2-25-1-4 | ناهمواری سطح | 44 | ||
| 3-2-25-2 | ویژگی های مقاومتی | 45 | ||
| 3-2-25-2-1 | شاخص مقاومت کششی | 45 | ||
| 3-2-25-2-2 | شاخص مقاومت پارگی | 45 | ||
| 3-2-25-3 | ویژگی های نوری | 45 | ||
| 3-2-25-3-1 | روشنی | 45 | ||
| 3-2-25-3-2 | ماتی | 45 | ||
| 3-2-25-3-3 | ضریب پخش نور | 46 | ||
| 3-2-26 | طرح آماری | 46 | ||
| فصل چهارم | 47 | |||
| 4 | نتایج و بحث | 48 | ||
| 4-1 | ویژگی های خمیرکاغذ سودای باگاس | 48 | ||
| 4-1-1 | ویژگی های خمیرکاغذ نیمه رنگ بری شده سودای باگاس | 48 | ||
| 4-1-1-1 | ترکیبات شیمیایی | 48 | ||
| 4-1-1-2 | عدد کاپا و مقدار لیگنین | 48 | ||
| 4-1-1-3 | ابعاد الیاف | 49 | ||
| 4-1-1-4 | گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی | 49 | ||
| 4-1-1-5 | درجه روانی | 50 | ||
| 4-1-2 | ویژگی های خمیرکاغذ رنگ بری شده سودای باگاس | 50 | ||
| 4-1-2-1 | ترکیبات شیمیایی | 50 | ||
| 4-1-2-2 | عدد کاپا و مقدار لیگنین | 51 | ||
| 4-1-2-3 | ابعاد الیاف | 51 | ||
| 4-1-2-4 | تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی | 52 | ||
| 4-1-2-5 | گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی | 53 | ||
| 4-1-2-6 | درجه روانی خمیرکاغذ رنگ بری شده سودای باگاس | 54 | ||
| 4-2 | ویژگی های نانو الیاف سلولزی | 54 | ||
| 4-2-1 | نانوالیاف سلولزی تهیه شده از خمیر سودای باگاس بدون پیش تیمار | 54 | ||
| 4-2-1-1 | گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی | 54 | ||
| 4-2-1-2 | ضخامت نانوالیاف سلولزی | 55 | ||
| 4-2-1-3 | ناهمواری سطح | 56 | ||
| 4-2-1-4 | مرفولوژی | 57 | ||
| 4-2-2 | نانوالیاف سلولزی تهیه شده از خمیر سودای باگاس با پیش تیمار آنزیمی | 57 | ||
| 4-2-2-1 | گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی | 57 | ||
| 4-2-2-2 | ضخامت نانوالیاف سلولزی | 58 | ||
| 4-2-2-3 | ناهمواری سطح | 59 | ||
| 4-2-2-4 | مرفولوژی | 60 | ||
| 4-2-3 | مقایسه گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی نانوالیاف سلولزی تهیه شده از روشهای کاملاً مکانیکی و آنزیمی- مکانیکی | 60 | ||
| 4-3 | ویژگی های نانوکاغذ | 63 | ||
| 4-3-1 | نانو کاغذ تهیه شده به روش قالب گیری سوسپانسیونی از نانو الیاف سلولزی با تیمار های کاملاً مکانیکی و آنزیمی- مکانیکی | 63 | ||
| 4-3-1-1 | ویژگی های فیزیکی | 63 | ||
| 4-3-1-1-1 | وزن پایه | 63 | ||
| 4-3-1-1-2 | ضخامت | 63 | ||
| 4-3-1-1-3 | دانسیته و تخلخل | 64 | ||
| 4-3-1-1-4 | ناهمواری سطح | 66 | ||
| 4-3-1-2 | ویژگی های مقاومتی | 67 | ||
| 4-3-1-2-1 | شاخص مقاومت کششی | 67 | ||
| 4-3-1-2-2 | شاخص مقاومت پارگی | 68 | ||
| 4-3-1-3 | ویژگی های نوری | 69 | ||
| 4-3-1-3-1 | روشنی | 70 | ||
| 4-3-1-3-2 | ماتی | 70 | ||
| 4-3-1-3-3 | ضریب پخش نور | 72 | ||
| 4-3-1-4 | تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی | 73 | ||
| 4-3-1-4-1 | نانوالیاف سلولزی تهیه شده با سه مرحله عبور از همگن ساز | 73 | ||
| 4-3-1-4-2 | نانوالیاف سلولزی تهیه شده با سه مرحله عبور از همگن ساز و با پیش تیمار آنزیمی | 74 | ||
| 4-3-1-4-3 | نانوالیاف سلولزی تهیه شده با پنج مرحله عبور از همگن ساز | 75 | ||
| 4-3-1-4-4 | نانوالیاف سلولزی تهیه شده با پنج مرحله عبور از همگن ساز و با پیش تیمار آنزیمی | 76 | ||
| 4-4 | تاثیراختلاط 1، 3 و 5 درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف بر ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و نوری کاغذ حاصل از خمیر نیمه رنگ بری شده سودای باگاس | 77 | ||
| 4-4-1 | ویژگی های خمیرکاغذ | 77 | ||
| 4-4-1-1 | زمان زهکش | 77 | ||
| 4-4-1-2 | ماندگاری در گذر نخست | 78 | ||
| 4-4-2 | ویژگی های کاغذ | 79 | ||
| 4-4-2-1 | ویژگی های فیزیکی | 79 | ||
| 4-4-2-1-1 | ضخامت | 79 | ||
| 4-4-2-1-2 | چگالی | 80 | ||
| 4-4-2-1-3 | مقاومت نسبت به عبور هوا | 81 | ||
| 4-4-2-2 | مکانیکی | 82 | ||
| 4-4-2-2-1 | شاخص مقاومت کششی | 82 | ||
| 4-4-2-2-2 | شاخص مقاومت پارگی | 83 | ||
| 4-4-2-3 | نوری | 84 | ||
| 4-4-2-3-1 | روشنی | 84 | ||
| 4-4-2-3-2 | ماتی | 85 | ||
| 4-4-2-3-3 | ضریب پخش نور | 86 | ||
| 4-4-2-4 | تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی | 88 | ||
| 4-4-2-4-1 | خمیر کاغذ نیمه شیمیایی سودای باگاس | 88 | ||
| 4-4-2-4-2 | ترکیب خمیرکاغذ نیمه شیمیایی سودای باگاس با نانوالیاف سلولزی | 88 | ||
| 4-5 | تاثیراختلاط 1 و 5 درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی بر ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و نوری کاغذ حاصل از خمیر نیمه رنگ بری شده سودای باگاس | 89 | ||
| 4-5-1 | ویژگی های خمیرکاغذ | 89 | ||
| 4-5-1-1 | زمان زهکش | 89 | ||
| 4-5-1-2 | ماندگاری در گذر نخست | 91 | ||
| 4-5-2 | ویژگی های کاغذ | 92 | ||
| 4-5-2-1 | فیزیکی | 92 | ||
| 4-5-2-1-1 | ضخامت | 92 | ||
| 4-5-2-1-2 | چگالی | 93 | ||
| 4-5-2-1-3 | مقاومت نسبت به عبور هوا | 94 | ||
| 4-5-2-2 | مکانیکی | 95 | ||
| 4-5-2-2-1 | شاخص مقاومت کششی | 95 | ||
| 4-5-2-2-2 | شاخص مقاومت پارگی | 97 | ||
| 4-5-2-3 | نوری | 98 | ||
| 4-5-2-3-1 | روشنی | 98 | ||
| 4-5-2-3-2 | ماتی | 99 | ||
| 4-5-2-3-3 | ضریب پخش نور | 100 | ||
| 4-5-2-4 | تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشی | 101 | ||
| 4-5-2-4-1 | کاغذ های ساخته شده از اختلاط 1 و 5 درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی در سطح 1/0 درصد | 101 | ||
| 4-5-2-4-2 | کاغذ های ساخته شده از اختلاط 1 و 5 درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی در سطح 3/0 درصد | 102 | ||
| 4-6 | خمیرکاغذ حل شونده | 103 | ||
| 4-6-1 | ویژگی های خمیرکاغذ حل شونده | 103 | ||
| 4-6-1-1 | ترکیبات شیمیایی | 103 | ||
| 4-6-1-2 | ابعاد الیاف | 104 | ||
| 4-6-1-3 | گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی | 105 | ||
| 4-6-1-4 | میزان نگه داری آب | 105 | ||
| 4-6-2 | ویژگی های نانو الیاف سلولزی | 106 | ||
| 4-6-2-1 | نانوالیاف سلولزی تهیه شده از خمیر حل شونده باگاس بدون هیچگونه پیش تیمار | 106 | ||
| 4-6-2-1-1 | گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی | 106 | ||
| 4-6-2-1-2 | ضخامت | 107 | ||
| 4-6-2-1-3 | ناهمواری سطح | 108 | ||
| 4-6-2-2 | نانوالیاف سلولزی تهیه شده از خمیر حل شونده باگاس با پیش تیمار آنزیمی | 109 | ||
| 4-6-2-2-1 | گرانروی، درجه بسپارش و وزن ملکولی | 109 | ||
| 4-6-2-2-2 | ضخامت | 110 | ||
| 4-6-2-2-3 | ناهمواری سطح | 111 | ||
| 4-7 | نانو کاغذ تهیه شده به روش قالب گیری سوسپانسیونی از نانو الیاف سلولزی تهیه شده از خمیرحل شونده با تیمار های کاملاً مکانیکی و آنزیمی- مکانیکی | 112 | ||
| 4-7-1 | ویژگی های فیزیکی | 112 | ||
| 4-7-1-1 | وزن پایه | 112 | ||
| 4-7-1-2 | ضخامت | 113 | ||
| 4-7-1-3 | چگالی | 114 | ||
| 4-7-1-4 | تخلخل | 115 | ||
| 4-7-2 | ویژگی های مقاومتی | 116 | ||
| 4-7-2-1 | شاخص مقاومت کششی | 116 | ||
| 4-7-2-2 | شاخص مقاومت پارگی | 118 | ||
| 4-7-3 | ویژگی های نوری | 119 | ||
| 4-7-3-1 | روشنی | 119 | ||
| 4-7-3-2 | ماتی | 120 | ||
| 4-7-3-3 | ضریب پخش نور | 121 | ||
| فصل پنجم | نتیجه گیری و پیشنهادات | 124 | ||
| 5-1 | نتیجه گیری | 125 | ||
| 5-1-1 | باگاس به عنوان ماده اولیه برای تولید نانو الیاف سلولزی | 125 | ||
| 5-1-2 | استفاده از آنزیم اندوگلوکاناز برای تولید نانوالیاف سلولزی | 125 | ||
| 5-1-3 | تاثیر تعداد مراحل عبور از همگن ساز بر ضخامت نانوالیاف سلولزی | 125 | ||
| 5-1-4 | ویژگی های نانو کاغذ تهیه شده از نانوالیاف سلولزی باگاس | 126 | ||
| 5-1-4-1 | ویژ گی های فیزیکی | 126 | ||
| 5-1-4-2 | ویژ گی های مقاومتی | 126 | ||
| 5-1-4-3 | ویژ گی های نوری | 127 | ||
| 5-1-5 | تاثیر افزودن نانوالیاف سلولزی بر ویژ گی های فیزیکی، مقاومتی و نوری کاغذ های دست ساز تهیه شده از خمیر سودای باگاس | 127 | ||
| 5-1-5-1 | در حالت بدون استفاده از مواد نگهدارنده (پلی اکریل آمید کاتیونی) | 127 | ||
| 5-1-5-1-1 | ویژگی های فیزیکی | 127 | ||
| 5-1-5-1-2 | ویژ گی های مقاومتی و نوری | 128 | ||
| 5-1-5-2 | در حالت با استفاده از مواد نگهدارنده (پلی اکریل آمید کاتیونی) | 128 | ||
| 5-1-5-2-1 | ویژگی های فیزیکی | 128 | ||
| 5-1-5-2-2 | ویژگی های مقاومتی و نوری | 129 | ||
| 5-1-6 | ویژگی های نانوالیاف سلولزی تهیه شده از خمیر سودای باگاس و خمیر حل شونده | 129 | ||
| 5-1-7 | ویژگی های نانوکاغذ تهیه شده از خمیر سودای باگاس و خمیر حل شونده | 130 | ||
| 5-2 | پیشنهادات | 131 | ||
| فصل ششم | منابع و ماخذ | 132 | ||
| فهرست منابع و ماخذ | 133 | |||
فصل اول
مقدمه و کلیات
1 مقدمه و کلیات
1-1 سلولز
معمولاً سلولز در دیواره سلولی گیاهان عالی وجود دارد و نیز می تواند در قارچها، جلبکها و باکتریها هم تشکیل شود. این ماده به طور متوسط هر ساله تقریباً 1010 x5/7 تن در طبیعت تولید می شود و به همین دلیل به عنوان فراوانترین پلیمر تجدیدپذیر و طبیعی موجود در زمین شناخته شده است [سیرو و همکاران،2010]. سلولز در گیاهان چوبی و غیرچوبی در ماتریسی از پلیمر های زیستی مانند لیگنین، همی سلولزها و مواد استخراجی قرار دارد و درصد این پلیمرها بسته به چوبی و غیرچوبی بودن گونه و جایگاه آن متفاوت است. برای نمونه متوسط پراکنش این مواد در چوبهای سوزنی برگ، پهن برگ و گیاهان غیرچوبی در جدول 1-1 نشان داده شده است.
جدول 1-1: پراکنش پلیمرهای موجود در ساختار دیواره سلولی گیاهان متداول چوبی و غیر چوبی [عبدالخلیل و همکاران، 2012 و جنوبی و همکاران، 2009 ]
| نام پلیمر ماده طبیعی | سلولز (%) | همی سلولزها (%) | لیگنین (%) | مواد استخراجی (%) |
| سوزنی برگان | 42 | 27 | 28 | 3 |
| پهن برگان | 45 | 30 | 20 | 5 |
| تفاله نیشکر (باگاس) | 40 | 30 | 20 | 10 |
| کاه گندم | 30 | 50 | 15 | 5 |
| کنف | 5/63 | 6/17 | 7/12 | 4 |
مواد سلولزی دارای کاربردهای بسیار زیاد و متفاوتی بوده و میتوانند برای تولید محصولات مختلف از جمله تولید پانلها، کاغذ و مقوا، الیاف، فیلمها، غشاهای نیمه تراوا، مواد منفجره و….. به کار روند. سلولز از نظر شیمیایی یک پلیمر خطی بوده و حاوی واحدهای مونومر β – D گلوکوپیرانوز است که به وسیله پیوندهای 4®1 گلوکوزیدیک به هم متصل شده اند [فنجل و وگنر، b1989]. درجه بسپارش سلولز بسته به منبع و روشهای آماده سازی آن متفاوت می باشد. این مقدار در سلولز طبیعی حاصل از پنبه به بیشترین مقدار ممکن (15000) می رسد. همچنین برای مقایسه درجه بسپارش سلولز در خمیرکرافت بین 500 تا 2000 متغیر است [فنجل و وگنر، b1989].
فیبریلهای اولیه به عنوان کوچکترین ساختار سلولزی در گیاهان عالی، شامل 36 ملکول موازی و جهت یافته سلولز بوده که به وسیله پیوندهای هیدروژنی در نواحی بی شکل و کریستالی قرار گرفته اند و در نتیجه ابعاد عرضی تقریبی آنها بین 2-4 نانومتر می باشد. اگر فیبریلهای اولیه با سایر مواد چوبی نظیر همی سلولزها، لیگنین، پکتین و پروتئین ترکیب شود آنگاه میکروفیبریل تشکیل می شود. ابعاد عرضی میکروفیبریل بسته به منبع سلولز و روشهای آماده سازی (پیش تیمار) و تولید متفاوت بوده و بین 3-20 نانومتر می باشد [سیرو و پلاکت، 2010]. میکروفیبریل در مرحله بعدی دستجات فیبریل را تشکیل داده و گاهی اوقات از آن به عنوان ماکروفیبریل یاد شده و در واقع ترکیبات اولیه دیواره الیاف چوبی هستند.
1-2 باگاس (تفاله نیشکر)
ماده لیگنوسلولزی حاصل از استخراج شکر در کارخانجات استحصال این ماده از نیشکر، تفاله نیشکر یا باگاس نامیده می شود. معمولاٌ این ماده در کشورهای فاقد منابع چوبی به عنوان ماده اولیه مناسب برای تولید کاغذ و مقوا [جعفری پطرودی و همکاران، 2011] و نیز انواع صفحات فشرده چوبی مانند تخته خرده چوب و تخته فیبر مورد استفاده قرار می گیرد. اخیراً نیز با گسترش فرآیندهای پالایش زیستی[1] از این ماده برای تولید بیواتانل استفاده می کنند. ترکیبات شیمیایی نظیر سلولز، همی سلولزها و لیگنین این ماده در حد پهن برگان بوده اما میزان مواد استخراجی این ماده در حدود 2 برابر پهن برگان میباشد [جعفری پطرودی و همکاران، 2011]. در کشور ما مقادیر بسیار زیادی از این ضایعات در حدود سالانه 3/4 میلیون تن تولید می شود که می تواند ماده اولیه بسیار مناسب برای تولید نانوالیاف سلولز باشد [نجفی، 2009]. به طور متوسط از هر 10 تن نیشکر می توان حدود 3 تن باگاس مرطوب که متوسط رطوبت آن بین 40-55 درصد است تولید کرد.
از نظر مرفولوژیکی، باگاس دارای دو بخش مغز[2] و ساقه است. مغز باگاس از سلولهای پارانشیمی تشکیل می شود و لذا برای استفاده در تولید خمیرکاغذ مناسب نبوده و جداسازی (مغززدایی) می شود. ساقه باگاس عمدتاً حاوی الیاف سلولزی با طول حدود 1700-1300 میکرومتر است که اندکی بیشتر از متوسط طول الیاف پهن برگان است که این مقادیر به منطقه جغرافیایی و نوع گونه نیشکر بستگی دارد. در شکل1-1 تصویری از باگاس نشان داده شده است.
پایان نامه بررسی امکان تولید ماست پروبیوتیک غنی شده با پودر مالت
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد ((M.Sc
عنوان:
بررسی امکان تولید ماست پروبیوتیک غنی شده با
پودر مالت
با فرمت قابل ویرایش word
تعداد صفحات:95 صفحه
تکه های از متن به عنوان نمونه :
عنوان
چکیده. 1
مقدمه. 2
فصل اول(کلیات)
1-1- پرسش اصلی تحقیق.. 5
1-2- محصولات لبنی تخمیری.. 5
1-3- ماست.. 7
1-3-1- تولید ماست.. 8
1-3-2- مشکلات و معایب ماست و راه حلهای اصلاح آن. 9
1-3-2-1- طعم تلخی.. 9
1-3-2-2- طعم ماستی ـ مخمری.. 9
1-3-2-3-کپک زدگی.. 10
1-3-2-4- ترش شدن ماست.. 10
1-4- کشتهای آغازگر در ماست.. 11
1-5- پروبیوتیکها : 15
1-5-1- معیارهای اساسی در گزینش پروبیوتیکها 17
1-5-2- جنس بیفیدوباکتریوم. 19
1-5-3- خواص سلامت بخش پروبیوتیکها 20
1-5-4- برخی مواردی خواص سلامت بخش پروبیوتیکها بر انسان. 21
1-6- پری بیوتیکها (prebiotics) 21
1-7- مهمترین محیطهای کشت پروبیوتیکها در ماست.. 22
1-8- دشواریهای تولید ماست پروبیوتیک.. 23
1-8-1- شرایط تهیه کشتهای پروبیوتیک (باکتریهای آغازگر) 23
1-8-2- اسیدیته و pH فرآورده 24
1-9- الیگوساکاریدها 24
1-10- خواص حسی محصول نهایی.. 24
1-11- تولید ماست پروبیوتیک.. 25
1-12- مالت.. 25
1-12-1- ترکیبات شیمیایی جو. 26
1-12-2- خواص درمانی جو. 26
1-12-3- عصاره مالت جو. 28
1-12-4- پودر عصاره مالت و یبوست.. 29
1-12-5- پودرعصاره مالت و دیابت.. 30
1-12-6- پودرعصاره مالت و کاهش کلسترول. 30
1-12-7- پودر عصاره مالت و داروسازی.. 31
1-13- فرضیات موجود در این پژوهش… 31
فصل دوّم (مروری بر متون گذشته)
2-1- تاریخچه پروبیوتیک.. 33
2-2- گالاکتوالیگوساکاریدها 34
2-3- مطالعات انجام شده روی ماست و مالت.. 35
2-3-1-تاثیر عصاره مالت بر جیره غذایی گاوهای شیرده 35
2-3-2- استفاده از مالت جو در موش های دیابتی و تاثیر آن بر کاهش قند خون. 36
2-3-3-استفاده از مالت جو در افراد سالم و بیمار برای کاهش قند خون. 36
2-3-4- تاثیر انولین و الیگوفروکتوز بر رشد پروبیوتیک ها در ماست چکیده سین بیوتیک.. 36
2-3-5- کپسوله کردن لاکتوباسیلوس کازئی و تاثیر آن بر رشد پروبیوتیک ها 37
2-3-6- استفاده از جو در کنترل و تنظیم فاکتور های خونی.. 37
2-3-7- تاثیر عصاره مالت جو بر کاهش میزان چربی خون. 38
2-4- مروری بر نقش ترکیبات فراسودمند اگزوپلی ساکاریدهای باکتریایی در بهبود کیفیت فراوردههای لبنی 39
2-5- بررسی افزودن پودر مالت جو بر خواص فیزیکی و بافتی کلوچه. 40
2-6- بررسی امکان سنجی استفاده از نوشیدنی مالت به عنوان حامل مناسب باکتریهای پروبیوتیک.. 40
2-7- ارزیابی بیفیدوباکتریوم برای تولید بالقوه نوشیدنی پروبیوتیک بر پایه مالت.. 41
فصل سوّم (مواد و روشها)
3-1- مواد و دستگاهها 43
3-2- دستگاههای مورد استفاده 45
3-3- طرح آزمایش و آماده سازی نمونهها 47
3-3-1- نوع روش تحقیق.. 48
3-3-2- ارزیابی آماری.. 49
3-4- چارت تولید ماست پروبیوتیک غنی شده با پودر مالت.. 49
فصل چهارم (نتایج)
4-1- نمودار تغییرات اسیدیته محصول در طول زمان نگهداری.. 51
4-2- نمودار تغییراتpH محصول در طول زمان نگهداری.. 52
4-3- نمودار رشد پروبیوتیکها در محصول در طول زمان. 53
4-4- نمودار تغییرات ویسکوزیته محصول در طول زمان. 54
4-5- نمودار تغییرات بریکس… 55
4-6- نمودار تغییرات ماده خشک (SNF) محصول در طول زمان. 56
4-7- نمودار تغییرات خاکستر محصول در طول زمان. 57
4-8- روند چربی محصول در طول زمان. 58
4-1- جدول گزارش قند و فیبر نهایی.. 59
4-2- جدول فیبر نهایی.. 59
فصل پنجم (نتیجهگیری، بحث و پیشنهادات)
5-1- نتیجه. 61
5-2- بحث.. 62
5-3- پیشنهادات.. 63
منابع. 64
ضمائم و پیوستها 74
Abstract. 79
عنوان فهرست جداول صفحه
جدول 3-1- مواد مصرفی میکروبی و شیمیایی.. 43
جدول 3-2- دستگاههای مورد استفاده 45
جدول 4-1- : گزارش قند و فیبرنهایی.. 59
جدول 4-2 : فیبر نهایی.. 59
عنوان فهرست نمودار صفحه
نمودار 3-1- : چارت تولید ماست پروبیوتیک غنی شده با پودر مالت.. 49
نمودار 4-1 : تغییرات اسیدیته (P<0.05) 51
نمودار 4-2 : تغییراتpH محصول در طول زمان نگهداری pH(p<0.05) 52
نمودار 4-3 : رشد پروبیوتیکها(p<0.05) 53
نمودار 4-4 : نمودار تغییرات ویسکوزیته (p<0.05) 54
نمودار 4-5- : نمودار تغییرات بریکس Brix(p<0.05) 55
نمودار 4-6- : تغییرات ماده خشک (SNF) محصول در طول زمان. 56
نمودار 4-7- : نمودار تغییرات خاکستر محصول در طول زمان. 57
نمودار 4-8- : روند چربی محصول در طول زمان. 58
عنوان فهرست اشکال صفحه
شکل 1- : جار بی هوازی + پلیت پروبیوتیک.. 75
شکل 2- : پرگنه شمار 76
شکل 3- : بوته چینی.. 77
شکل 4- : ویسکوبار و هموژن. 78
مقدمه :
نوع تغذیه هر ملتی، ارزش و مفهوم اقتصادی، سیاسی و بین المللی افراد و اهالی آن جامعه را مشخص میسازد. با آنکه در دهههای نخستین سده کنونی توجه دانشمندان بر شناخت عوامل موثر بر کمبود تغذیه بیشتر بوده و در دهه گذشته نیز پیشرفتهای زیادی نیز در این زمینه به دست آمده است اما هنوز مطالعات بیشتری در این خصوص احساس می شود. در دنیای پیچیده کنونی سوء تغذیه و اثرات ناشی از آن بر زندگی افراد حایز اهمیت است در این پژوهش به تولید و بررسی امکان تولید ماست پروبیوتیک غنی شده با پودر مالت پرداخته شده که به اختصار به توضیح مواد اولیه آن میپردازیم:
ماست یک محصول شیری تخمیرشده نیمه جامد است که در اثر فعالیت میکروارگانیسمهای آغازگر در شیر بوجود می آید. این میکروارگانیسمها را تحت عنوان باکتریهای اسید لاکتیک می نامند که مسئول تشکیل بافت، عطر و طعم موجود در ماست بوده و همچنین در دستگاه گوارش انسان عامل حفظ سلامتی انسان می باشد. ماست تا حدی به هضم و جذب برخی ترکیبات غذائی نیز کمک میکند مثلا اسید لاکتیک موجود در آن به جذب بهتر کلسیم کمک میکند و محیط مناسب بیولوژیکی را برای بهبود جذب کلسیم و ویتامینها فراهم میآورد. باکتریهای زنده ی مفید در ماست، به تولید آنزیم لاکتاز نیز میپردازند، آنزیمی که برای هضم قند شیر ضروری است و بسیاری از افراد به دلیل کمبود ترشح این آنزیم در روده، دچار عارضه عدم تحمل نسبت به قند شیر میشوند. ماست منبع بسیار خوب کلسیم، فسفر، روی و ویتامینهای گروه ریبو فلاوین، اسید پانتوتنیک است. نسبت بین کلسیم و فسفر در ماست بسیار حائز اهمیت است و کلسیم موجود در ماست، در حفظ سلامت سلولهای رودهای نیز مفید است[62].
با توجه به خواص تغذیهای-رژیمی و دارویی (پیشگیری کننده و درمانی) پروبیوتیکها نظیر پیشگیری از ابتلا به سرطان و کاهش رشد تومورها، پیشگیری و درمان انواع اسهال، جلوگیری از ابتلا به عفونتهای رودهای و امراض مربوط چون اسهال، یبوست و آلرژی، کاهش عفونتهای دستگاه تناسلی در خانمها یا درمان نسبی آنها، بهبود عارضه عدم تحمل لاکتوز، کاهش کلسترول سرم خون، ساخت برخی از مواد مغذی افزایش بازده رشد در سالهای اخیر اهمیت، مقبولیت و مصرف آنها به صورت فرآوردههای غذایی، کپسولها و قرصها در بسیاری از کشورهای جهان افزایش چشمگیر یافته است؛ طوریکه فرآوردههای پروبیوتیک فراونی برای مصارف انسان ونیز حیوانات مزرعه و خانگی تولید و عرضه میشود [42 تا 52].
پودر مالت فراوردهای با ارزش تغذیهای بالاست که از دانه ی جوی جوانه زده به دست می آید. در این فرآیند، جوی مخصوص مالت سازی تحت شرایط مناسب جوانه زده و بعد از مدت زمان مشخصی آن را خشک میکنند و از آن پودر تهیه میکنند. این پودر قابلیتهایی دارد که آن را تبدیل به یک ماده بسیار قوی و عالی برای مصارف گوناگون صنعتی و انسانی نموده است.
پودر مالت به علت دارا بودن قدرت دیاستیک و ویژگیهای آنزیمی بالا، سرشار بودن از قندهای قابل تخمیر با قابلیت تجزیه و جذب سریع، با سطوح معنی داری از پروتئین و فیبر و میزان کمیچربی، عطر و طعم و قدرت طعم دهندگی آن و نیز ارزش تغذیهای بالا موارد استفادهای زیادی دارد [37].
با توجه به کمبود مواد غذایی با ارزش تغذیهای بالا و سوء تغذیه در جامعه، لازم است تا مواد غذایی تولیدی تا حد امکان به صورت غنی شده و کامل به جامعه عرضه گردد. لذا این مسئله ما را بر آن داشت تا با توجه به توضیحاتی که به صورت جداگانه در مورد این سه ماده بسیار مغذی داده شد و با تلفیق آنها، به یک ترکیب جدیدی از یکی از محصولات غذایی پرمصرف مانند “ماست پروبیوتیک غنی شده با پودر مالت” برسیم.
فصل اول
(کلیات)
1-1- پرسش اصلی تحقیق
با توجه به پرسش اصلی که در این پژوهش مطرح شد که آیا غنی سازی ماست با پودر مالت میتواند باعث افزایش زمان ماندگاری باکتریهای پروبیوتیک گردد و در عین حال تاثیر مثبتی بر ویژگیهای فیزیکوشیمیایی، میکروبی و ارزش غذایی و خواص حسی )اورگانولپتیکی( آن داشته، و در نهایت امکان تولید یک ماست پروبیوتیک غنی شده را داشته باشیم در ابتدا به بررسی هر یک از مواد اولیه در این تحقیق میپردازیم :
1-2- فراورده های شیر تخمیری
طبق تعریف فدراسیون بین المللی شیر و فرآوردههای آن ([2]IDF)، شیرهای تخمیری فرآوردههایی هستند که از تخمیر شیر به وسیله فعالیت میکرو ارگانیسمهای خاص، حاصل میشوند. این میکروارگانیسمها باید در هنگام عرضه و مصرف به صورت زنده، فعال و در مقادیر نسبتاً زیاد موجود باشند. در ضمن بعد از تخمیر، جدا شدن فاز نباید در فرآورده مشاهده شود [5].
در شیرهای تخمیری مایع، دامنه pH میتواند از 2/3 تا 9/4 متغیر باشد. این نکته قابل توجه است که تفاوت شیرهای تخمیری مایع و ماست پروبیوتیک در متفاوت بودن خواص فیزیکوشیمیایی و رئولوژیکی آنها است نه در ترکیب کشت پروبیوتیک[13].
شیرهای تخمیری نظیر ماست، از این جنبه با پنیر متفاوتند که در تولید آنها آنزیم رنین مورد استفاده قرار نمیگیرد و حالت قوام ایجاد شده در آنها ناشی از اسیدی شدن شیر توسط باکتریهای اسید لاکتیک است. ماست امروزه رایج ترین و پر مصرف ترین محصول لبنی تخمیری است [13].
بسیاری از محصولات تخمیری شیر، محتوی میکروارگانیسمهای زنده میباشند. شیر اسیدوفیلوس، ماست و کفیر از شیرهای تخمیری محتوی باکتریهای اسیدلاکتیک به تنهایی یا به همراه مخمرها و دیگر باکتریهای تولیدکننده اسید لاکتیک و الکل میباشند. در آسیا، بسیاری از شیرهای تخمیری با استفاده از قارچهایی نظیر آسپرژیلوس[3]، ریزوپوس[4]، موکور[5]، نوروسپورا[6] و موناسکوس[7] تولید میشوند. گزارش شده که در شیرهای تخمیری مقدار اسیدفولیک افزایش و مقدار ویتامین B12 کاهش مییابد [20].
نژاد میکروارگانیسم به کار رفته در شیرهای تخمیری روی ویژگیهای مختلف این محصولات اثر میگذارد. عدهای از محققین اثرات فاکتورهای خاص روی ویژگیهای رئولوژیکی محصولات شیری تخمیری را ارزیابی کردند. نتایج نشان داد که نوع نژاد کشتهای آغازگر تجاری اثر معنی داری روی سختی[8]، چسبندگی [9]و ویژگی صمغی بودن[10] فرآورده نهایی دارد [20].
طبق گزارشات اولیورا و همکاران (2002) در بسیاری از کشورهای آمریکای شمالی، اروپا و شرق آسیا طیف وسیعی از محصولات شیری تخمیری حاوی حداقل cfu/g 106 از بیفیدوباکتریومها تولید میشود. بررسیها نشان داده که مصرف روزانه محصولات شیری تخمیری به مدت حداقل 6 ماه، مقدار لیپوپروتئین با دانسیته بالا[11] را افزایش و موجب بهبود نسبت لیپوپروتئین با دانسیته بالا به لیپوپروتئین با دانسیته پائین[12] میشود [27].
از مزایای دیگر شیرهای تخمیری، بهبود هضم لاکتوز، جلوگیری از اسهال، تنظیم سیستم ایمنی بدن، کاهش کلسترول خون و اثرات ضد سرطانی میباشد. همچنین مشخص گردیده که باکتریهای موجود در شیرهای تخمیری اثرات آنتی اکسیدانی روی انسان دارند [29].
سیتوکینها در واکنشهای بین باکتریهای اسید لاکتیک و سیستم ایمنی بدن نقش بسیار مهمی ایفا میکنند. برخی از گونههای پروبیوتیک نظیر لاکتوباسیلوس کازئی، لاکتوباسیلوس رامنوزوس، لاکتوباسیلوس لاکتیس و لاکتوباسیلوس پلنتاروم موجب افزایش سیتوکینها[13] میشوند [46].