مقدمه

بسته بندی عبارت است از هنر وعلم آماده سازی مواد غذایی برای انبار کردن ودر نهایت فروش. بسته بندی باید تا حد امکان ساده و ارزان باشد ضمن اینکه اهداف اولیه بسته بندی یعنی خاصیت حفاظتی و جذابیت را نیز دارا باشد. امروزه آلودگي هاي شيميايي ناشي از وارد شدن پليمرها، پلاستيك ها و مواد بسته بندي سنتزي به طبيعت يكي از بزرگترين خطراتي است كه زندگي بشر را تهديد مي كند، از اينرو پژوهشگران همواره در صدد بوده اند، تا راهي براي حل اين مشكل اساسي بيابند. اين كوشش ها در سالهاي اخير نمود بيشتري يافته است و در اين راستا فيلمهاي خوراكي و پوشش دهنده هاي قابل تجزيه از مواد بيولوژيك و پليمرهاي طبيعي ساخته مي شود كه ضمن كمك به حل مساله آلودگي شيميايي، باعث ايجاد بازارهاي جديد براي فروش فرآورده هاي كشاورزي نيز مي گردد.
بسته بندی با فیلم های خوراکی بسته بندی هوشیار نامیده شده است، زیرا هم فعال و هم انتخابی می باشد و این بسته بندی ها موارد کاربرد زیادی دارند. بيوپليمرهاي قابل تجزيه عبارتند از پلي ساكاريدها (سلولز و مشتقاتش، نشاسته و مشتقاتش، صمغ ها و …)، پروتئين ها (ژلاتين، زئين، گلوتن و…)، ليپيد يا چربي ها، پلي استرها (كه با كنترل بيوسنتز گياهي يا باكتريايي به دست مي آيد)، و غيره. استفاده از بيوپليمرها داراي مزايابي به شرح زير می باشد:
- تجزیه پذیری بیوپليمرها در طبيعت.
- حفظ مسايل زيست محيطي.
- ايجاد بازارهاي جديد براي فروش محصولات كشاورزي.
- امكان كنترل انتقال بخارآب، اكسيژن، دي اكسيد كربن و چربي در سيستم غذايي به وسيله بيوپليمرها.
- جلوگيري از كاهش طعم و مزه مواد غذايي.
استفاده از نشاسته اصلاح شده با ویژگی های مناسب برای بسته بندی نه تنها می تواند پوشش مناسبی برای مواد غذایی باشد بلکه می تواند ارزش تغذیه ای محصول غذایی را افزایش دهد و همچنین ظاهری شفاف و بازار پسند ایجاد نموده و بعلاوه روی طعم نیز تاثیر مثبتی داشته باشد.
یکی از محصولات غذایی که بسته بندی آن عمدتا با مشکل مواجه می شود لواشک می باشد. ماهیت این محصول غذایی به گونه ای است که به دلیل چسبندگی آن، به ماده بسته بندی می چسبد و در هنگام جداسازی ماده بسته بندی که عمدتا پلاستیک می باشد، بافت و ظاهر محصول آسیب می بیند.هم اکنون جهت بسته بندی لواشک از لایه های پلاستیکی استفاده می شود که بعد از آن یک بسته بندی ثانویه برای محصول در نظر گرفته می شود. اغلب هر دو این بسته بندی ها از موادی هستند که آلودگی محیط زیست را بدنبال دارند .در این مطالعه بسته بندی اولیه، فیلم نشاسته اصلاح شده (به همراه برخی افزودنی ها) می باشد و جهت تکمیل آن یک بسته بندی ثانویه نیز بکار رفته که از جنس اغلب مواد مورد استفاده بسته بندی مواد غذایی که قابل تجزیه در طبیعت می باشند شامل پوشش های چند لایه و یا کاغذ مقاوم به چربی و .... است که این موارد نیز مشکل آلودگی محیط زیست را نخواهند داشت.

مواد و روش ها
با توجه به گوناگونی نشاسته از لحاظ منشاء و کیفیت و همچنین به دلیل وجود انواع نشاسته تغییر یافته, میتوان از انواع گوناگونی از آنها به عنوان بسته بندی و پوشش مواد غذایی استفاده کرد. نشاسته های زیر به عنوانی بخشی از مواد اولیه در محیط آزمایشگاهی تهیه گردید.
- نشاسته گندم Wheat starch
- نشاسته ذرت Corn starch
- نشاسته پیش ژلاتینه شده Pregel starch
- نشاسته گندم هیدرولیز شده با اسید Acid modified starch or Thin boiled starch

جهت تهیه نشاسته Pregel محلول نشاسته 35 % تهیه گردید (350 گرم نشاسته با آب مقطر به حجم 1 لیتر رسانده شد) سپس این محلول روی خشک کن غلطکی پاشیده شد. پس از خشک کردن نهایی در خشک کن قفسه ای، محصول در ظروف پلی اتیلنی تا انجام مراحل بعدی بسته بندی و نگهداری گردید.
جهت تهیه نشاسته اصلاح شده با اسید، ابتدا تهیه مواد اولیه لازم صورت گرفت. مراحل 4 گانه این فرایند را میتوان به صورت زیر خلاصه نمود:
1- مرحله هیدرولیز
2- مرحله خنثی سازی
3- مرحله خالص سازی
4- مرحله خشک کردن
واکنش در بشرهای 500 میلی لیتری و به شرح زیر انجام گردید:
ابتدا 200 گرم نشاسته با اسیدکلریدریک 7% مخلوط گردید و حجم نهایی 500 میلی لیتر رسانده شد (این بدان معناست که محلول نشاسته با غلظت 40% تهیه گردید) سپس به مدت یک ساعت در دمای сº40 نگه داشته شد و در ادامه با استفاده از سود تا pH=7 خنثی گردید. پس از آن 2 برابر به نسبت وزنی به مخلوط، آب مقطر اضافه شد و مخلوط حاصله به مدت 20 ساعت در جایی ثابت قرار داده شد (همه محصول که با آب مخلوط گردید در ظرفی به حجم 4 لیتر قرار داده شد). پس از طی زمان مذکور تشکیل 2 فاز جداگانه مشاهده گردید که فاز رسوب حاوی نشاسته و فاز محلول حاوی نمک می باشد. جهت بهبود خالص سازی این عمل 2 بار تکرار گردید. جهت کامل نمودن عمل خالص سازی از سانترفیوژکردن بهره گرفته شد که در دمای محیط به مدت 8 دقیقه و سرعت 2800 دور انجام گردید.
به این طریق نمک و کلیه مواد محلول و با وزن مولکولی کمتر از نشاسته جداسازی گردید. به دلیل آنکه نشاسته حاصله کمی رطوبت داشت، از خشک کن قفسه ای با دمای сº 20 به مدت 2 روز استفاده گردید و محتوای رطوبتی آن کاهش داده شد. این محصول در نهایت بسته بندی و تا زمان انجام مراحل بعدی نگهداری شد.
در ادامه، توانایی انواع نشاسته های تهیه شده در تشکیل فیلم بررسی گردید.
در ابتدا غلظت مناسب نشاسته جهت تولید فیلم خوراکی تعیین گردید. حداکثر غلظت قابل استفاده 18% تعیین گردید به این معنی که غلظتهای بیشتر از 18% بسیار سخت بوده و کارکردن با آنها و استفاده از آنها به عنوان فیلم اطراف مواد غذایی بسیار دشوار و نتیجه حاصل از آنها مسلما نامطلوب خواهد بود. همچنین غلظت 18%، فیلم نسبتا قابل قبولی در محیط تشکیل داد.
در ادامه غلظتهای متفاوتی از انواع نشاسته تهیه گردید و پس از ژلاتینه کردن، خنک کردن، اعمال آن روی لواشک و نگهداری در نهایت از نظرخاصیت تشکیل فیلم بررسی گردید. همچنین تاثیر افزودنیهایی چون برخی از انواع پلاستیسایزرها با غلظتهای مشخص روی فیلم نهایی بررسی گردید.
در نمونه های بدون پلاستیسایزر شکنندگی زیادی مشاهده گردید، به عبارت دیگر در سطح نشاسته ترکهای زیادی ایجاد گردید اما در تمامی نمونه هایی که از پلاستیسایزر با غلظت 2% استفاده گردیده بود این مشکل مشاهده نگردید. پس از انجام تمامی مراحل مذکور، اقدام به بسته بندی ثانویه گردید. کلیه نمونه ها به مدت 2 روز در دمای30 درجه سانتی گراد نگهداری گردید.

بحث و نتیجه گیری
جدول 1 توانایی و کیفیت انواع نشاسته مورد استفاده را به همراه پلاستیسایزر در تولید فیلم را نشان می دهد:
جدول 1- کیفیت نتایج حاصل از کاربرد نشاسته ها (به همراه پلاستیسایزر) در تولید فیلم خوراکی
نمونه نتیجه
نشاسته ذرت 18% نامناسب
نشاسته گندم 18% نامناسب
نشاسته گندم 18% اصلاح شده با اسید نامناسب
نشاسته گندم 14% اصلاح شده با اسید مناسب
نشاسته گندم 10% اصلاح شده با اسید مناسب
نشاسته Pregel بسیار نامناسب

نتایج نشان داد که از نشاسته پیش ژلاتینه شده با شرایط مذکور نمیتوان جهت تشکیل فیلم با شرایط مورد انتظار در این پژوهش استفاده کرد. چرا که طی مراحل تهیه، گرانول های آن متلاشی می شود و در نتیجه قوام کمتری نسبت به انواع نشاسته از محلول آن انتظار میرود.
در رابطه با نمونه های حاوی نشاسته خالص به علت ایجاد ترکهای سطحی نتیجه گرفته شد که استفاده از پلاستیسایزر به میزانی معین این مشکل را برطرف می نماید. مقایسه نشاسته های ذرت و گندم بیانگر این مطلب بود که استفاده از نشاسته گندم نتیجه بهتری جهت تولید فیلم خوراکی به دست میدهد چرا که میزان ترک خوردگی و جمع شدگی و همچنین تغییر رنگ تدریجی به رنگ زرد در مورد فیلم حاصل از نشاسته ذرت مشاهده گردید. هر چند هر دو این نشاسته ها به تنهایی فیلم مناسبی بدست نمی دهند. در بین کلیه نمونه ها، نشاسته اصلاح شده با اسید که روش تهیه آن پیشتر توضیح داده شد با غلظت 10 تا 14 % بهترین نتیجه را در مقایسه با دیگر نمونه ها بدست دادند و فیلم قابل قبولی تشکیل دادند. شایان ذکر است که غلظتهای زیر 10% این نشاسته به علت ویسکوزیته بسیار کم فاقد توانایی تشکیل فیلم بود.
با استفاده از این پوشش بیوپلیمری اصلاح شده برای بسته بندی میتوان آلودگی محیط زیست ناشی از مواد پلاستیکی مورد استفاده در بسته بندی را کاهش داد و بعلاوه محصولات غذایی متنوعتری تولید نمود. استفاده از این پوشش بیوپلیمری اصلاح شده جهت بسته بندی لواشک می تواند به آسانی در کارخانجات تولید کننده این محصول مورد استفاده قرار گیرد بدون آنکه هزینه زیادی جهت تهیه ماشین آلات و... متوجه آن کارخانجات گردد. بعلاوه روش غوطه وری امکان تولید مداوم را بوجود می آورد و سرعت تولید محصول در خط تولید با جایگزینی بسته بندی مذکور بجای لایه های پلاستیکی تغییر چندانی نخواهد کرد. در مقابل پیش بینی می شود توان رقابتی تولیدکنندگان محصول با این پوشش را در بازار فروش داخلی و خارجی بالا برد و ارزش افزوده قابل توجهی در پی داشته باشد.