Crambe의 abyssinica의 식물 오일 생산에서 사이드 스트림 값을 제한하고있다. 이 연구의 목적은 높은 값을 가진 제품을 제조 할 수 있음을 보여주는이 사이드 스트림에 기초 물질을 압출하는 방법을 찾는 것이었다. 압출 물 유망한 특성을 갖는 것으로 밝혀졌다.
Crambe의 abyssinica의 식물 오일 생산에서 사이드 스트림 값을 제한하고있다. 이 연구의 목적은 높은 값을 가진 제품을 제조 할 수 있음을 보여주는이 사이드 스트림에 기초 물질을 압출하는 방법을 찾는 것이었다. 압출 물 유망한 특성을 갖는 것으로 밝혀졌다.
Crambe abyssinica는 산업용(비식품) 식물성 기름 생산에 사용할 수 있는 잠재력이 있는 식물입니다. 이 기름 생산의 부류는 고단백 크램브 가루로 식품이나 사료용으로 적합하지 않기 때문에 가치가 제한적입니다. 그러나 잠재적으로 더 높은 가치의 제품에 적합한 원료가 될 수 있는 단백질을 함유하고 있습니다. 본 연구의 목적은 이 사이드 스트림을 압출 필름으로 만드는 방법을 찾아 더 높은 가치의 제품을 생산할 수 있음을 보여주는 것이었습니다. 이 연구는 주로 재료 조성의 개발과 재료를 준비하고 압출하는 방법을 고려했습니다. 밀 글루텐은 지지하는 단백질 매트릭스 물질로 첨가되었으며, 글리세롤은 가소제로, 요소는 변성제로서 첨가되었습니다. 압출물은 기계적(인장 시험) 및 산소 장벽 특성과 관련하여 평가되었으며, 압출물 구조는 육안으로 그리고 주사 전자 현미경으로 밝혀졌습니다. 밀도가 높고 균질한 재료는 산소 투과율이 낮고 강도가 높으며 확장성이 높았습니다. 가장 균질한 필름은 125-130 °C의 압출기 다이 온도에서 만들어졌습니다. 여기에서 필름이 유망한 기계적 및 산소 장벽 특성으로 압출될 수 있음을 보여주며, 후자는 특히 최종 압축 성형 단계 후에 압출될 수 있습니다.
높은 값에서 낮은 값으로 재료를 업그레이드 할 때, 두 가지 문제가 고려 될 필요 전위 최종 제품 및 필수 특성의 유형. 이 연구는 두 가지 이유에서 포장에 잠재적 인 사용을위한 단백질 기반의 플라스틱 압출에 초점을 맞추고있다. 패키지의 현재 다양한 광범위하지만, 재생 가능한 생분해 저비용 포장 재료에 대한 요구는 지난 10 년간 급격하게 증가하고있다. 이러한 경향은 대부분의 브랜드 소유자 및 의원이 석유 1 플라스틱을 만들 수있는 옵션을 검색하는 등, 계속 될 것으로 보인다. 포장에 필요한 재료 특성은 다른 플라스틱 제품보다 더 까다로운 대부분의 경우에,이다. 성공적인 재료가 얻어지는 경우, 잠재적 인 시장은 매우 크다.
포장재 적합한 것으로 다수의 기준을 충족 할 필요가있다. 정확한 기준 실링 시스템 / 충전 패키지의 종류에 따라 다르다 견인실온 보관 콘텐츠 외관, 제품 디자인 등이 모든 파라미터 패키징 현상으로 간주되어야하지만, 새로운 미지의 재료의 개발을 개시 할 때 모두 한번에 최우선 수 없다. 이 연구의 초점 속성은 기계적 장벽 공연이었다.
압출 장비 플라스틱을 제조하기위한 일반적이고 효과적인 방법이며, 일반적으로 용액 주조 등의 용매를 포함하지 않는다 : 압출은 두 가지 이유 때문에 선택의 처리 방법이다. 따라서, 더 건조 공정은 공정 (2)의 단부에 필요하지 않다.
밀 글루텐과 같은 전분 제품 (3)로부터 들어오는 사이드 스트림 재료이다. 그것은 다수의 연구에서 포장 플라스틱 잠재적 보여 주었다. 그럼에도 불구하고, 일부 과제는 4 남아있다. Crambe의 abyssinica은 식품 자원 아니며 다양한 AG에서 성장 될 수 있다는 흥미로운 종자 식물ronomic 조건 5,6. 밀 글루텐과 같이, crambe 단백질은 오일 생산에서,이 경우, 부산물이다. 이는 가장 큰 성분으로서 단백질, 탈지 crambe 가루로서 수득 하였다. 그것은 또한 탄수화물과 섬유 7,8 질소 무료 추출물의 상당한 양이 포함되어 있습니다. 식사는 비교적 불량한 응집 특성을 가지며 높은 응집력의 재료를 배합 할 필요가있다. 본 연구에서는 밀 글루텐은 crambe 식사에지지 첨가제로 사용된다. 단백질 재료의 인성 / 확장 성을 향상시키기 위해 가소제 일반적뿐만 첨가제로서 사용된다. 이 연구에서, 글리세롤은 (예를 들면, 유채 종자 메틸 에스테르 연료) 식물 오일 산업의 부산물이며 저비용 9에서 쉽게 사용할 수있는 사용된다. 또한 재생 순서 변성제로서 사용되는 우레아, 압출에게 적절한 응집력 2,10,11을 얻었다. 또한, 가소제로서 작동 할 수있다.
재생 재료특히 정제, 변경, 또는 화학적 합성없이 자연에서 직접 사용되는 것과, 고온 처리에 적합하지 않은 대부분의 경우에,이다. 과제는 석유로부터의 제품과 경쟁 할 수있는 특성을 갖는 압출 될 적합한 공정 변수 및 조성물을 찾는 것이다.
이 연구는 다른 첨가제로 처리 crambe 식사에서 제조 된 새로운 바이오 기반 재료의 기계적 및 장벽 속성의 특성에 다른 조건 (12)에 초점을 맞추고있다. 기계 및 산소 차단 기능의 자세한 내용은 RASEL 등의 알에서 발견된다. 12.
참고 : Crambe 종자 (품종 갤럭 티카)는 식물 연구 국제, 와게 닝겐, 네덜란드에 의해 제공되었다. 오일 Appelqvist (13)의 방법에 의해 씨앗으로부터 추출 하였다. crambe 식사와 밀 글루텐 모두 더 사용할 때까지 -18 ℃에서 보관 하였다.
1. 반죽 준비
2. 필름 압출
3. 압출 후 처리 (압축 성형)
혼합 재료 (60 중량 % crambe 식사 40 중량 %의 밀 글루텐)는 초기 혼합 절차 후 힘든 반죽 결과. 재료는 제 압출하기 전에 몇 분 동안 휴식 하였다. 그러나, 직물은 일반적인 방법으로, 압출기 호퍼에 공급 가능하도록 너무 높은 점도를 가진다. 따라서, 직접 나사에, 조각 별 조각을 공급 하였다. 나사는 일정한 속도를 가지고, 생성 된 필름 압출은 연속이고 시각적으로 매끄러운 표면을 가졌다. 압출 된 필름의 예가도 1에 도시되어있다.
다이 압력 및 온도는 가장 중요한 공정 변수가 균일하고 매끄러운 필름 압출 물을 얻기 위해 제어하는 것으로 밝혀졌다. 통상적으로 110 ℃ 이하의 금형 온도가 너무 낮 130 ° C 이상의 온도가 제 초래하는 반면, 연속 필름 압출을 초래하지 않았다재료에 거품의 전자 형성. 균일하고 매끄러운 필름을 수득하기에 가장 적합한 다이 온도는 약 125 ° C 인 것으로 밝혀졌다.
가장 균질 한 압출 물을 얻기 위해서는 두 단계 공정은 1 단계에서, 스트랜드 낮은 온도 (전형적으로 85 ° C) 및 펠릿으로 압출하는 경우, 유리한 것으로 밝혀졌다. 펠릿을 다음 두 번째 압출 단계의 호퍼에 공급 하였다.
우레아 함량이 10 중량 % 12 15로 감소되었을 때, 반죽의 응집 분말 형상 재료 결과 실질적으로 감소; 연속적인 필름 (12)을 압출 할 수 없었다.
글리세롤 농도 (a 유지 15 중량 % 우레아)이 감소되었을 때, 반죽이 더 취약 해지기 발견하고, 우레아 완전히 글리세롤에 용해되지 않았다. 또한, 상당히높은 다이 압력이 균일 한 필름을 얻을 필요했다. 그러나, 이들 필름은 부드럽고 높은 글리세롤 함량이보다 더 균질 한 것으로 밝혀졌다.
crambe 식사 분말 농도를 증가시키고, 밀 글루텐의 농도가 감소 할 때, 압출 된 필름은 어두운 등장, 또한 부드럽고 5보다 균일. 급식 비율은 12 증가 될 수있다. 단점은 필름이 부분적으로 만 연속이었고, 영화 파손 떨어져 몇 미터 등장이었다. 약 130 ℃의 다이 온도를 증가시키는 경우에는, 연속적인 필름을 제조 할 수있는 약간의 변색 12 않는다.
매우 유연하고 반투명했다 필름 (그림 2) : 프레임없이 압축 성형은 얇은 (0.1 ~ 0.2 mm 두께)를 얻었다.
(12)에 7에서 원거리 반면들이 포함 된 것을, 강성, 4.9-5.6 MPa의 및 0.3-0.7 MPa의에서 강도에서 원거리 방법에 따라. 압축 성형 후 압출에 해당하는 값은 6.4-15.0 MPa로, 0.3-1.1 MPa로하고, 8~19% 5이었다. 기계 측정의 세부 사항은 참조 (12)에 제시되어있다. 64mm 길이의 덤벨 시험편을 10 mm / 분의 크로스 헤드 속도와 ASTM를 23 ± 1 ℃에서 D882-02 50 ± 1 % RH에있어서 인장 시험 하였다. 도 3은 밀 글루텐의 추가 crambe 압출의 중요성을 보여준다. 강도, 특히 확장 성, 밀 글루텐 함량을 감소 감소 하였다. 산소 투과성 조성물과 (a 프레임)를 압축 성형하는 단계는, 미사용 된 여부에 따라, (17)로부터 39cm 3mm / (m 일이 ATM)였다.

그림 2 : 압축 성형 필름. 압출 재료 10 분 75 바에서 130 ° C를 눌러 온도를 사용하여 얇은 반투명 필름으로, 프레임없이 압축 성형. 플랫 주름 막은 동일한 재료이다. 왼쪽의 막 폭 ~ 17mm이다. 를 클릭하십시오여기이 그림의 더 큰 버전을 볼 수 있습니다.

그림 3 : crambe 내용의 함수로 기계적 성질. crambe / 밀 글루텐 혼합물 crambe 내용의 함수로 최대 응력 (오픈 원)에서 최대 응력 (채워진 원) 및 변형. 오류 막대는 표준 편차를 나타냅니다. 최대 응력은 덤벨 시편의 좁은 부분의 초기 샘플 단면 (16 mm 길이 4 mm 폭 좁은 부분) 당 최대 힘에서 얻었다. 저온 프로파일은 125 ° C의 초기 다이 온도 115 ℃의 온도 영역 (11)을 사용 하였다. 스크류 속도는 30rpm으로했다 압출 전에 펠릿없이 수행 하였다. 참조 (12)로부터 얻은 데이터. 그녀를 클릭하세요전자는이 그림의 더 큰 버전을 볼 수 있습니다.
다이 압력이 높은 중요성 된 이유는 아마도 재료가 기포 형성을 방지하기 위해 일정한 압력을 필요로한다는 사실 때문이다. 압력이 너무 높다 그러나, 다른 구성 요소는 상 분리 할 수있다. 너무 낮은 온도에서 압출 할 때 너무 높은 온도가 (아마 요소와 단백질 분해 제품과 함께 수분) 가스의 방출 초래하면서, 응집력은, 아마도 때문에 가교의 낮은 수준으로, 가난했다.
두 단계 압출 (즉, 가닥, 압출 처음 펠릿 한 후, 다시 압출 곳) 때문에 첫 번째 압출 단계가 제공하는보다 광범위한 혼합의 더 균일 한 압출 결과.
10 중량 %로 15에서 요소의 농도를 감소 가난한 반죽 응집력은 아마도 낮은 가교 밀도 때문. 이와 유사하게,보다 낮은 농도의 글리세롤, 따라서 낮은 능력높은 다이 압력이인가하지 않는 요소를 용해, 가난한 영화의 결과.
밀 글루텐 농도가 감소하므로 crambe 식사 농도가 증가하고, 응집 / 네트워크 형성에 낮은 정도의 결과. 이 점도를 높이기 위해 130 ℃의 다이 온도를 증가시키고, 균일 한 필름을 생성 할 필요가 결과적으로 압출 재료의 점도를 저하.
임의의 용도에 충분한 품질의 필름으로 가소 crambe를 압출 불가능하지는 않지만 어렵다. 우리는이 밀 글루텐과 같은 더 쉽게 압출 단백질과 crambe를 혼합하여 극복 할 수 있다는 것을 여기에 표시됩니다. 최고의 품질을 위해, 압출 압축 성형 압출 후 별도의 단계에서해야합니다.
압출 작은 규모에 작동 여기에 표시하고 업 스케일링이 더 요구 될 가능성이있다. 압출, 사출 성형과 함께 MOS는플라스틱을 제조하기위한 중요한 상업적 방법에서 t. 기존의 종래 플라스틱을 대체하기 위해, 단백질 재료가 동일한 기술 14-16로 제조 할 수 있음이 필요하다. 우리는 밀 글루텐의 도움으로 crambe의 종자 식사를 압출 할 수있다 여기에 표시됩니다.
가능한 응용 프로그램은 포장 및 다양한 압출 프로파일 (예를 들어,로드 및 실린더) 용 응용 프로그램을 포함한다. 우리는 압출 단계로 샘플의 준비 중 가장 중요한 단계를 고려합니다. 필름의 최종 품질은 압출 파라미터 압출 전에 재료의 특성에 크게 의존한다.
방법 및 결과는 이전에 RASEL 등의 등의 글로 제시했다. 5.
이 작업은 스웨덴 정부의 전략 연구 프로그램인 TC4F(Trees and Crops for the Future), VINNOVA 및 EC FP7 프로젝트 ICON의 지원을 받았습니다. Hannah Rasel은 이전 논문(참고 문헌 5)에서 대부분의 실험을 수행한 것에 대해 감사하게 생각합니다.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 크램브 가루 | Plant Research International | 탈지 크램브 가루, 품종 Galactica 종자 | |
| 밀 글루텐 | Lantm ä의 오일 추출로 인한 잔류 물; nnen Reppe AB | 글루텐 77%(w/w), 전분 8.1%(w/w) 및 지방 1.34%(w/w)를 함유 | |
| 글리세롤 | Karlshamn Tefac AB | 99.5% 순도 | |
| 우레아 | 시그마 알드리치 | 순도 ≥ 99.5% | |
| 반죽 | (100g당)은 크램브 가루 35.7g, 밀 글루텐 23.8g, 글리세롤 25.5g 및 우레아 15g으로 준비되었으므로 액체(글리세롤/요소) 대 고체(크램베/밀 글루텐) 비율은 0.342입니다. | ||
| 둥글고 세밀한 메쉬 스테인리스 스틸 주방 체 (기공 크기: ~1.5 mm, 14 mesh) | 크램브 가루 체 | ||
| 질 로터리 볼 밀 | Pascal Engineering | Milling crambe / 밀 하우스의 부피는 7L이며 각각 직경이 25 mm 인 215 개의 세라믹 볼이 들어 있습니다. | |
| 모르타르 및 유봉 | 연삭 요소 | ||
| 주방 기계 Cloer 660 | Cloer | 크램브와 밀 글루텐 혼합 | |
| 이축 압출기 유형 LTE20-48 | Labtech Engineering LTD | 컴파운딩 및 필름 압출 | |
| 플랫 시트 다이 | 단면적이 45mm x 0.7mm인 압출 플랫 필름 생산 | ||
| 공기 냉각 컨베이어 장치 유형 LAC-2.6 | 압출 | Labtech Engineering | |
| LTD Labtech Engineering LTD | 펠릿 제작 | ||
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