پایان نامه درباره صنایع غذایی و تخریب سلولز

شکل 1-4- ساختار ملکولی زنجیره سلولز(1) ، ساختار شماتیک سلولز در سلول چوبی (2)

  • همان گونه که ذکر شد سلولز به دلیل داشتن ساختارمیکروفیبریلی در حد ابعاد نانو گزینه ای مناسب برای تولید همان گونه که ذکر شد سلولز به دلیل داشتن ساختارمیکروفیبریلی در حد ابعاد نانو گزینه ای مناسب برای تولید 1-2 آورده شده است. هر فیبر سلولزی متشکل از دستجات فیبری است که در این دستجات فیبرها قطری حدود 35-25 میکرون دارند. هر یک از این دستجات نیز از میکروفیبرهایی با قطر 1-1/0 میکرون ساخته شده اند. هر میکروفیبر نیز به نوبه خود از دستجات میکروفیبریلی یا نانوفیبر ساخته شده است که قطری حدود 70-10 10 نانومتر دارند. میکروفیبریل ها از زنجیرهای سلولزی (میسل) ساخته شده اند که این زنجیر ها با پیوند هیدروژنی به هم متصل هستند. در نهایت فیبریل ها کوچکترین جزء ساختاری دیواره سلولی هستند که در ساختار آنها مناطق کریستالین (منظم) و آمورف (نامنظم) تکرارشده اند. هر فیبریل از حدود 100 زنجیر گلوکان تشکیل شده است. همانطوریکه در شکل 3-1 نشان داده شده است میکروفیبریل های دیواره سلولی در قالبی از همی سلولز و لیگنین قرار دارند ( Wang و Sain ، 2007).
    شکل 1-5- اجزا و ابعاد تقریبی ریزساختار الیاف سلولزی ساقه گیاهی
    شکل 1-6- میکروفیبریل های سلولزی احاطه شده در قالب لیگنین و همی سلولز
    1-4-2- نانو ذرات سلولز و خواص آنها
    ذراتی که از سلولز در حد ابعاد نانو استخراج می شوند می توانند شامل نانوکریستال سلولز(NCC) و یا نانوفیبر (میکروفیبریل سلولز) باشند. تفاوت نانو فیبر و نانوکریستال ناشی از وجود مناطق کریستالین و آمورف آنها است. نانوکریستال سلولز ذراتی در حد ابعاد نانو هستند که مناطق آمورف آنها طی تیمار شیمیایی حذف شده و منحصرا دارای مناطق کریستالین هستند, در حالی که نانوفیبرها در ساختار خود علاوه بر مناطق کریستالین دارای مناطق آمورف نیز هستند و معمولأ توسط تیمارهای شیمیایی و مکانیکی تهیه می شوند .
    1-4-2-1- نانو فیبر
    نانوفیبر ها به ذراتی در حد ابعاد نانو که از سلولز مشتق شده و دارای مناطق کریستالین و آمورف هستند, اطلاق میشود. تاکنون مطالعات زیادی بر روی استخراج آن ها از منابع مختلف سلولزی انجام شده است. فرایند جداسازی نانوفیبرها ممکن است شامل تیمار مکانیکی, مکانیکی- شیمیایی و آنزیمی باشد. تیمار مکانیکی باعث جداسازی نانوفیبرها از دیواره سلولی می شود ولی این روش باعث تخریب سلولز و کاهش بازده می گردد. در مقابل روش شیمیایی- مکانیکی باعث استخراج نانوفیبرها از دیواره اولیه و ثانویه بدون تخریب سلولز می شود نانوفیبرها به دلیل داشتن ساختار کریستالی سلولز و پیوند هیدروژنی زنجیرها, خواص مکانیکی فوق العادهای از قبیل مدول الاستیسیته در حدود Gpa 138 و مقاومت خمشی در حدود Gpa 3 3 دارند. این مواد به دلیل خواص مقاومتی بالا و فراوانی به عنوان تقویت کننده در ترکیبات مختلف پلیمری مورد استفاده قرار می گیرند (Zuluaga و همکاران ، 2009)
    1-4-2-2- نانوکریستال سلولز
    تاکنون از مواد لیگنوسلولزی متفاوتی به عنوان ماده اولیه برای تولید نانوکریستال سلولز استفاده شده است. بدین منظور اولین مرحله در تولید نانو کریستال سلولز حذف همی سلولز, لیگنین و ترکیبات اضافی دیواره سلولی است. با توجه به اینکه سلولز در ساختار خود دارای مناطق کریستالین (منظم) و آمورف (نامنظم) است, بنابر این تیمار شیمیایی هیدرولیز اسیدی روشی قابل قبول برای تولید نانوکریستال سلولز است که برای اولین بار توسط Ranby در سال (1994) گزارش شد.
    حالت بلوری نانو سلولز توسط هیدرولیز اسیدی (Acidic Hydrolysis) فیبرهای سلولزی طبیعی با استفاده از محلول های غلیظ نمک معدنی و اسید سولفوریک و اسید هیدروکلریک بدست می آید. به دلیل خارج شدن بخشهای آمورف توسط هیدرولیز اسیدی نانو کریستال سلولز خواص خوبی (خواص مکانیکی بالا، سطح ویژه بالا، کریستالیته بالا و…) دارا میباشد، این ویژگیها نانو کریستال سلولز را مادهای جالب برای بسیاری از برنامه های کاربردی می سازد. در صنایع کاغذ و مقوا از نانوسلولز به دلیل اثر تقویتی قوی بر روی مواد کاغذ بهره می برند. در صنایع غذایی، پزشکی، آرایشی و دارویی این مواد به دلیل مصرف در ابرجاذبهای آب و فیلم های ضد باکتری کاربرد دارند، از جمله دیگر کاربرد های این مواد می توان به ساخت کامپوزیت ها، تجهیزات الکترونیکی، صنایع چوب و مواد ساختمانی، بازیافت نفت (در شکست زنجیرههای هیدروکربنی) وخودروسازی اشاره کرد(Xhanari و همکاران،2011).
    جدول1-1 انواع نانو سلولز (Klemm و همکاران، 2011)
    نانوسلولز
    مشابه
    منابع
    روش تولید
    میکروفیبریل سلولز (MFC)
    نانو/ میکروفیبریل و نانوسلولزفیبریل شده
    چوب، چغندرقند، سیب زمینی، کنف و کتان
    لایه لایه شدگی خمیر چوب با فشار مکانیکی قبل و/یا بعد از فراوری شیمیایی یا آنزیمی
    قطر: 60-5 نانومتر و طول چند میکرومتر
    نانوکریستال سلولز
    (NCC)
    میکروسلولزهای سلولز میله مانند، کریستال منفرد کوچک
    چوب، پنبه، کتان، کاه گندم، پوست درخت توت، سلولز جلبک و باکتریها
    این نوشته در مقالات و پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.