のフィルム押出<em>ハマナabyssinica</em> /小麦グルテンブレンド
概要
ハマナのabyssinicaの植物油の生産からの側流が制限された値を有します。この研究の目的は、より高い値を有する製品を製造することができることを実証し、このサイドストリームに基づいて材料を押し出すための方法を見出すことでした。押出物は、有望な特性を有することが見出されました。
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
高い値に低い値から材料をアップグレードする場合、二つの主要な問題を考慮する必要があります潜在的な最終製品（複数可）の種類と必要なプロパティを。本研究では、2つの理由のためのパッケージングにおける潜在的な使用のためのタンパク質ベースのプラスチックの押し出しに焦点を当てています。パッケージの現在の様々な広範囲であるが、再生可能かつ生分解性、低コストの包装材料に対する要求は、10年間で急速に増加しています。この傾向は、ほとんどのブランドの所有者と議員は、石油1からプラスチックを作成するためのオプションを探しているように、継続しているように見えます。パッケージングに必要な材料特性は、多くの場合、他のプラスチック製品のためのより厳しいあります。成功した材料が得られる場合は、潜在的な市場は非常に大きいです。
包装材料は、適切であることが多くの基準を満たす必要があります。正確な基準はシーリングシステム/充填、パッケージの種類によって異なり、transpo室温、ストレージ、コンテンツ、外観、製品の設計、 などすべてのこれらのパラメータは、パッケージング開発者が考慮すべきであるが、新しい未踏材料の開発を開始するときに、すべてを一度に最高の優先順位にすることはできません。この研究のための焦点の性質は、機械的およびバリア公演でした。
押出しは、2つの理由のための選択の処理方法であって、押出包装プラスチックを製造するための一般的かつ効率的な方法であり、一般に、溶液キャスト法のように、溶媒を含みません。したがって、いかなる乾燥工程は、工程2の端部に必要とされません。
小麦グルテンはまた、デンプン製品3から側流材料です。それは、多くの研究で包装プラスチックとしての可能性を示しています。これにもかかわらず、いくつかの課題は4のまま。 ハマナのabyssinicaは 、食品のリソースではなく、多くの異なるAGに成長させることができるという点で興味深い油糧種子植物でありますronomic条件5,6。小麦グルテンのように、ハマナタンパク質は、石油生産から、この場合には、副生成物です。これは、最大の成分のようなタンパク質と、脱脂ハマナ粉として得られます。それはまた、炭水化物と繊維7,8として窒素を含まない抽出物のかなりの量が含まれています。食事は比較的低い粘着性を有し、より高い凝集性の材料とブレンドする必要があります。本研究では、小麦グルテンは、ハマナ食事に支持添加剤として使用されます。タンパク質材料の靭性/拡張性を向上させるために、可塑剤は、一般に、同様の添加剤として使用されます。この研究では、グリセロールは、植物油産業（ 例えば、菜種メチルエステル燃料）の副生成物であり、低コスト9で容易に入手可能である、使用されています。尿素はまた、再生可能な、押出物を適切な凝集2,10,11を与えるために変性剤として使用されます。また、可塑剤として働くことができます。
再生可能な材料特に、自然から直接使用されるものは、精製、改変、または化学合成することなく、高温処理のためにほとんどの場合、適切ではない、です。課題は、それが石油からの製品と競合することを可能にする特性を備えた押出物をもたらす適切な処理パラメータおよび組成物を見つけることです。
この研究は、異なる添加剤とし、異なる条件12で処理ハマナの食事から生産、新しいバイオベース材料の機械的およびバリア特性の特性評価に焦点を当てています。機械的及び酸素バリアの完全な詳細は、特徴がRASEL らに見出されます。 12。
Protocol
Representative Results
Discussion
ダイ圧力は、非常に重要であった理由は、おそらく材料が気泡形成を回避するために一定の圧力を必要とするという事実に起因しました。圧力が高すぎる場合は、別の構成要素は、相分離ができました。低すぎる温度で押し出すときに温度が高すぎるが（おそらく尿素とタンパク質分解生成物と一緒に水分）ガスの放出をもたらしながら、凝集が、おそらく架橋度の低いに、不良でした。
2段押出（ すなわち、ストランドは、押出成形まずペレット化した後、再び押し出されている）ため、最初の押出工程を設けることがより広範なブレンドのより均一な押出物が得られました。
15〜10重量％の尿素濃度を低下させることは、おそらくより低い架橋密度に起因した貧弱な生地凝集。これと同様に、より低いグリセロール濃度、および従って低い能力高いダイ圧力を適用した場合を除き、尿素を溶解するために、劣ったフィルムが得られました。
ハマナ食事濃度を増加し、従って小麦グルテン濃度を減少させる凝集/ネットワーク形成のより低い程度をもたらしました。これは、粘度を高め、均一なフィルムを生成するために130℃にダイ温度を上昇させる必要性をもたらす、押出物中の材料の粘度を低下させました。
任意の使用のための十分な品質のフィルムに可塑化ハマナを押し出すために、困難、不可能ではないです。これは小麦グルテンのようなより容易に押出可能なタンパク質とハマナをブレンドすることによって克服することができることをここに示します。最高の品質のために、押出物は、押出成形後に別工程で圧縮成形する必要があります。
押出成形が小規模で動作することをここに示されている、とアップスケーリングは、より厳しい可能性が高いです。押出成形、射出成形に伴って、MOSトランジスタでありますプラスチックを製造するための重要な商業的方法にはt。既存の従来のプラスチックを交換するためには、タンパク質材料は、同じ技術14-16で製造することができることが必要です。我々は、小麦グルテンの助けを借りてハマナの油糧種子の食事を押し出すことが可能であることをここに示します。
可能なアプリケーションは、パッケージングや各種押出形材（ 例えば、ロッド、シリンダー）のためのアプリケーションを含みます。私たちは、サンプルの調製中で最も重要なステップは、押出工程であると考えています。フィルムの最終的な品質は、押出前に押し出しパラメータと材料の特性に強く依存していました。
開示
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 | |
参考文献
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