의 필름 압출<em> Crambe의 abyssinica</em> / 밀 글루텐 블렌드
Summary
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.
Abstract
Crambe abyssinica is a plant with potential for use in industrial (non-food) plant oil production. The side stream from this oil production is a high-protein crambe meal that has limited value, as it is not fit for food or feed use. However, it contains proteins that could potentially make it a suitable raw material for higher-value products. The purpose of this study was to find methods of making this side stream into extruded films, showing that products with a higher value can be produced. The study mainly considered the development of material compositions and methods of preparing and extruding the material. Wheat gluten was added as a supportive protein matrix material, together with glycerol as a plasticizer and urea as a denaturant. The extrudate was evaluated with respect to mechanical (tensile testing) and oxygen barrier properties, and the extrudate structure was revealed visually and by scanning electron microscopy. A denser, more homogeneous material had a lower oxygen transmission rate, higher strength, and higher extensibility. The most homogeneous films were made at an extruder die temperature of 125-130 °C. It is shown here that a film can be extruded with promising mechanical and oxygen barrier properties, the latter especially after a final compression molding step.
Introduction
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the Swedish governmental strategic research program Trees and Crops for the Future (TC4F), VINNOVA, and the EC FP7 project ICON. Hannah Rasel is gratefully acknowledged for performing most of the experiments in the previous paper (Reference 5).
Materials
| Crambe meal | Plant Research International | Defatted crambe meal, Residual from oil extraction of cultivar Galactica seeds | |
| Wheat gluten | Lantmännen Reppe AB | It contains 77 % (w/w) gluten, 8.1 % (w/w) starch and 1.34 % (w/w) fat. | |
| Glycerol | Karlshamn Tefac AB | 99.5 % purity | |
| Urea | Sigma Aldrich | purity ≥ 99.5 % | |
| The dough | (per 100 g) prepared with 35.7 g crambe meal, 23.8 g wheat gluten, 25.5 g glycerol and 15 g urea, hence with a liquid (glycerol/urea) to solid (crambe/wheat gluten) ratio of 0.342. | ||
| Round, fine meshed stainless steel kitchen sieve | Sieve the crambe meal | ||
| Rotary ball mill | Pascal Engineering | Milling crambe/The volume of the mill house is 7 l and it contained 215 ceramic balls, each with a diameter of 25 mm. | |
| Mortar and pestle | Grinding urea | ||
| Kitchen machine Cloer 660 | Cloer | Blending crambe and wheat gluten | |
| Twin-screw extruder Type LTE20-48 | Labtech Engineering LTD | Compounding and film extrusion | |
| Flat sheet die | Produce extruded flat films with a cross-section of 45 mm x 0,7 mm | ||
| Air Cooling Conveyor Unit type LAC-2.6 | Labtech Engineering LTD | Used in the extrusion | |
| Pelletizer Type LZ-120 | Labtech Engineering LTD | Making pellets | |
| Polystat 200T Hot Press | Servitec Machine GmbH | Hot press to press extrudates | |
References
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