Preparation of chitosan nanocomposite enriched with montmorillonite/ CuO for food packaging and evaluation its physical and mechanical properties

Nouri Gharansaraie, Afsaneh and Ghorban pour, Mohammad and lotfiman, Samaneh (2016) Preparation of chitosan nanocomposite enriched with montmorillonite/ CuO for food packaging and evaluation its physical and mechanical properties. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (سنتز نانوکامپوزیت کیتوزان غنی شده با مونت موریلونیت/ اکسید مس جهت بسته بندی موادغذایی و ارزیابی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آن)
Afsaneh Nouri Gharansaraie.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

In this research, at first, montmorrillonite/copper oxide nano-composite was synthesized using alkaline ion exchange method as a new nanofiller by an easy way and without using any chemical solvents. Nanocomposite components were heated in oven and the effect of heating time (10, 20, 40, 60, 90 minutes) on the optical, antimicrobial activity and structural properties of aforesaid nanocomposite were studied. The results of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and diffuse reflectance spectra (DRS) showed that by increasing heating time, copper were permeated in the structure of layered silicate to a greater extent and porosity were increased. The less release of copper in the aqueous medium was demonstrated by Leaching tests. In addition, montmorrillonite/copper oxide nano-composite antimicrobial activity tests on the Gram-negative bacterium Escherichia coli and Gram-positive bacteria Staphylococcus aureus showed the death rate of 99.98% and 100% for Escherichia coli and Staphylococcus aureus respectively. In the next stage, in order to improve the physical and chemical properties of biodegradable films based on chitosan and also creation of antibacterial properties, chitosan biodegradable films containing montmorillonite /copper oxide with 20 and 90 minutes heating time were provided at three levels (1,3 and 5% w/w) and they were compared with chitosan film containing montmorillonite. Test results showed that adding montmorillonite/copper oxide nano-composite compared with montmorillonite, improved the mechanical, antibacterial properties, and decreased both water solubility and uv transition with lowest effect on transparency of the films based on chitosan. Especially, in presence of 3% of montmorillonite/copper oxide nano-composite by 90 minutes alkaline ion exchange time, films tensile stress and elongation at break values were increased 58.5% and 52.4% respectively toward chitosan films containing glycerol plasticier. Finally, the results have demonstrated that adding montmorillonite /copper oxide nano-composite to the biodegradable chitosan polymer improved physical and chemical properties of this polymer in film mode and also increased antibacterial properties and led to using this natural biopolymer as active packing in food packing industrial to increase shelf life of food and decrease environmental pollutions caused by petrochemical polymers

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: سنتز نانوکامپوزیت کیتوزان غنی شده با مونت موریلونیت/ اکسید مس جهت بسته بندی موادغذایی و ارزیابی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آن
Persian Abstract: در این پایان¬نامه ابتدا نانوکامپوزیت مونت¬موریلونیت/ اکسید مس به شیوه تبادل یونی قلیایی به عنوان یک پرکننده نانومتری نوین، با روشی آسان و بدون استفاده از هرگونه حلال¬ شیمیایی سنتز شد. اثر زمان¬حرارت دهی در کوره (10، 20، 40، 60 و 90 دقیقه) بر روی خواص ساختاری، نوری و ضد باکتریایی نانوکامپوزیت مذکور مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف بازتابی پخشی (DRS) حاکی از آن بود که با افزایش زمان حرارت دهی در کوره، مس به میزان بیشتری در ساختار سیلیکات لایه¬ای نفوذ کرده و موجب تغییر ساختمان کریستالی آن می¬گردد. آزمایشات شستشو نیز رهش مقداری کمی یون مس در محیط¬های آبی را به اثبات رساند. علاوه بر این آزمون فعالیت ضد میکروبی نانوکامپوزیت مونت موریلونیت/ اکسید¬ مس، مرگ و میر بیش از 98/99% باکتری گرم منفی اشرشیاکلی و 100% باکتری گرم مثبت استافیلوکوکوس اورئوس را نشان داد. در مرحله بعد به منظور بهبود ویژگی¬های فیزیکی و شیمیایی فیلم زیست-تخریب پذیر کیتوزان و نیز ایجاد خواص ضد میکروبی، فیلم¬های زیست تخریب پذیر کیتوزان حاوی مونت موریلونیت/ اکسید مس با زمان حرارت¬دهی 20 و 90 دقیقه در سه سطح (1، 3 و 5 % وزنی/ وزنی بر مبنای وزن خشک کیتوزان) تهیه گردید و با فیلم کیتوزان حاوی مونت موریلونیت ارزیابی و مقایسه شد. نتایج آزمون¬ها نشان داد، افزودن نانوکامپوزیت مونت¬موریلونیت/ اکسید مس در مقایسه با مونت¬موریلونیت، موجب بهبود خواص مکانیکی، ضد باکتریایی، کاهش حلالیت، کاهش عبور نور فرابنفش با کمترین میزان تاثیر بر روی شفافیت فیلم¬های بر پایه کیتوزان می¬گردد. به ویژه در حضور 3% پرکننده مونت موریلونیت/ اکسید مس با زمان تبادل یونی قلیایی 90 دقیقه، مقاومت کششی فیلم¬ها و کرنش در نقطه پارگی به ترتیب 5/58% و 4/52% نسبت به فیلم کیتوزان حاوی نرم کننده گلیسرول افزایش یافت. در نهایت نتایج تحقیق حاضر به اثبات کرد افزودن نانوکامپوزیت مونت موریلونیت/ اکسید مس به درون پلیمر زیست تخریب پذیر کیتوزان، ضمن بهبود ویژگی¬های فیزیکی و مکانیکی این پلیمر در حالت فیلم، خواص ضدباکتریایی آن را افزایش داده و موجب می¬شود که از این بیوپلیمر طبیعی بتوان به عنوان بسته¬ بندی فعال در صنعت بسته بندی مواد غذایی استفاده نمود تا ضمن افزایش زمان ماندگاری مواد غذایی، آلودگی¬های زیست محیطی ناشی از پلیمرهای نفتی را به حداقل رساند.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Ghorban pour, MohammadUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
lotfiman, SamanehUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Date Deposited: 16 Nov 2018 11:31
Last Modified: 16 Nov 2018 11:31
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/1928

Actions (login required)

View Item View Item