Zeitschrift für Lebensmittelverarbeitung und -technologie

Abstrakt

Entwicklung und Optimierung einer Maniokstärke-Zink-Nanokompositfolie für den potenziellen Einsatz in Lebensmittelverpackungen

Fadeyibi A, Osunde ZD, Agidi G, Idah PA und Egwim EC

Die Nanotechnologie ermöglichte die Verbesserung biologisch abbaubarer Folien für Lebensmittelverpackungen. Diese Forschungsarbeit wurde durchgeführt, um Nanokompositfolien aus Maniokstärke und Zink für mögliche Anwendungen in der Lebensmittelverpackung zu entwickeln und zu optimieren. Die Zinknanopartikel wurden mit der Sol-Gel-Methode hergestellt und mit Partikelgrößen von 4 nm bis 9 nm hergestellt. Die Folien wurden entwickelt, indem Lösungen aus 24 g Maniokstärke, 0 % bis 2 % (Gew./Gew.) Zinknanopartikeln und 45 % bis 55 % (Gew./Gew.) Glycerin in Kunststoffformen mit 8, 10 und 12 mm Tiefe gegossen wurden. Die durchschnittliche Dicke der Folien variierte je nach Tiefe um 15,14 ± 0,22, 16,21 ± 0,36 und 17,38 μm ± 0,13 μm. Durchlässigkeit und Stabilität der Filme wurden bei 27 °C und 65 % relativer Luftfeuchtigkeit sowie einem Temperaturbereich von 30 °C bis 950 °C ermittelt. Auch die mechanischen Eigenschaften wurden mithilfe der Nanoeindrucktechnik ermittelt. Die Filme wurden anhand ihrer charakterisierten Attribute mithilfe ihrer Wunschfunktionen optimiert. Härte, Kriechen, Elastizität und Plastizität, die den Plastizitätsindex der Filme bestimmen, nahmen mit der Dicke und den Zink-Nanopartikeln ab. Die Wasserdampfdurchlässigkeit nahm mit der Konzentration von Glycerin, Zink-Nanopartikeln und der Dicke zu, während die Sauerstoffdurchlässigkeit mit den Nanopartikeln abnahm. Die Degradationen der Nanokomposite bei 100 °C lagen im Bereich von 2 %–3 %, was darauf hindeuten könnte, dass die Filme thermisch stabil sind. Der optimale Film, dessen Wunschfunktion näher am Optimierungsziel liegt, ergab Werte von 49,29 % Glycerin, 17 μm Dicke und 2 % Zink-Nanopartikeln für maximale thermische und mechanische Eigenschaften. Die geringe Durchlässigkeit, die hohe thermische Stabilität und die geringe plastische Arbeit bei höheren Konzentrationen von Zink-Nankompositen können für die Lebensmittelverpackung von entscheidender Bedeutung sein.