برای بررسی میزان ظرفیت جذب آب تکه هایی از فیلم (۲×۲ cm) بریده و در دسیکاتور که زیر آن کلرید کلسیم (برای صفر شدن رطوبت) قرار داشت به مدت ۲ روز قرار داشت. نمونه ها با ترازویی با دقت ۰۰۰۱/۰ توزین گردید، درون دسیکاتوری که زیر آن آب قرار دارد، قرار داده می­ شود. و بعد از ۲۴ ساعت نمونه­ها توزین شدند، و از طریق فرمول زیر میزان جذب آب بدست آمد:

وزن خشک فیلم/وزن آب جذب شده =WAC
۳-۴-۶- نفوذ پذیری به اکسیژن
اندازه ­گیری نفوذپذیری فیلم­ها به وسیله MoconOxtran 2/21 انجام شد و با بهره گرفتن از نرم­افزار نفوذپذیری WinPermTM و با کمک روش استاندارد ASTM-D3985-05 نفوذ پذیری به اکسیژن به دست آمد. فیلم­ها در پوشش ­های فویل آلومینیوم با یک فضای باز cm²5 قرار داده شدند و روی یک سل دیفوزیون قرار داده شدند. آزمون در دمای ۲۵، فشار اتمسفری و رطوبت نسبی %۵۰ (RH)، %۲۱ گاز اکسیژن به عنوان تست گاز انجام شد. اکسیژن منتقل شده از میان فیلم­ها با بهره گرفتن از حمل کننده گاز (N₂/H₂)­­ به سنسورهای کالمتریک عبور داده می­ شود. حمل کننده خارجی هر ۱ ساعت ۱ بار برای رسیدن به حالت پایدار انتقال اکسیژن به صورت همگرا اندازه گیری شد.
ضریب نفوذپذیری cc-μm/(m² day atm) بر اساس نرخ انتقال اکسیژن در حالت ثابت با در نظر گرفتن ضخامت فیلم محاسبه شد ]۱۵[.
۳-۴-۷- خاصیت ضد میکروبی
کارآیی ضد میکروبی فیلم آماده با بهره گرفتن از ارزیابی روش لرزش فلاسک توسط Appendini and Hotchkiss (2002) مورد بررسی قرار گرفت. برای روش لرزش فلاسک هشت نمونه ( cm 5 /1 2) از فیلم­های نانو کامپوزیت در ml 100 از محیط کشت استریل نوترینت براث برای باکتری ۱۵۰ دور در دقیقه غوطه ور شد و سپس در انکوباتور دمای ۳۷ درجه سانتی ­گراد قرار داده شدند. مدارک و شواهد حاکی از رشد میکروبی بود. مدارک و شواهد از رشد میکروبی با خواندن تغییرات جذب در ۶۰۰ نانومتر با بهره گرفتن از دستگاه اسپکتروفتومتر در فواصل منظم (۲ ساعت) به دست آمد ( هان و همکاران، ۲۰۰۷). جذب داده ­ها با بهره گرفتن از معادله گامپرتز که تغییر افت­هاست توسط ۱۹۹۰ Zwietering et al ارائه شده، مدل شد.
برای تخمین پارامتر­های سنتیک رشد میکروبی
X = غلظت سلولی میکروارگانیسم در محیط کشت
۰X= مقدار اولیه جذب t= زمان = فاز تاخیر
A= حداکثر غلظت باکتریایی بدست آمده در فاز ثابت و مقدار اولیه آن است
µ_max= حداکثر سرعت رشد ویژه (h-1).
۳-۵- تجزیه و تحلیل آماری
از آزمون های آنووا دو طرفه و توکی (یا دانکن) برای ویژگی های فیزیکی و مکانیکی، و پارامترهای مختلف در میان انواع مختلف فیلم در سطح معنی دار %۵ به کار برده شد. تجزیه و تحلیل با بهره گرفتن از گراف پد پریزم ۶، انجام شد. برای انجام مدل سازی از تکنیک کمینه کردن مجموع مربعات اختلاف داده های تئوری و عملی به کمک افزونه Solver در نرم افزار اکسل ۲۰۱۰ استفاده شد.
فصل چهارم
نتایج و بحث
۴-۱- ارزیابی کیفی فیلم زیست­تخریب­پذیر خوراکی
۴-۱- ۱- بررسی اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر خواص ظاهری فیلم­های نشاسته تاپیوکا
فیلم­های تهیه شده ، فیلم­های کاملاً یکنواخت بودند که نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم به طور یکدست در آن پخش شده بودند. سطح روی فیلم ها براق بودند، فیلم­ها به راحتی و بدون هیچ ابزاری از سطح پلیت کاستینگ جدا شدند. ضخامت در نقاط مختلف تقریبا یکسان بوده و با افزایش درصد نانو ذرات تأثیری روی ضخامت فیلم ها مشاهده نشد در حالی که بر روی رنگ فیلم ها تأثیر واضحی داشت به طوری که فیلم شاهد بی رنگ و تقریبا شفاف بوده و با افزایش غلظت نانو ذرات تا ۵% غلطت فیلم کاملاً شیری رنگ بود.

شکل ۴- ۱: رنگ فیلم­های نشاسته تاپیوکا با غلظت های متفاوت ( %۰ و ۵%) نانو دی اکسید تیتانیوم.
۴-۱-۲- بررسی اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر ضخامت فیلم­های نشاسته تاپیوکا
برای اندازه ­گیری ضخامت فیلم­ها از ریزسنج دستی استفاده شد که ضخامت کلی فیلم­های نانو کامپوزیتی بدست آمده، بدون تغییر با اضافه کردن نانو ذرات باقیماند. مقادیر میانگین ضخامت کلی فیلم­ها ۱۲/۰-۱۳/۰ میلی متر می­باشد و در (جدول۴-۱) نشان داده شده است.
جدول ۴- ۱: میانگین ضخامت فیلم­های شاهد نشاسته تاپیوکا و نمونه­های حاوی نانو دی اکسید تیتانیوم.

داده ها بیانگر میانگین ± انحراف معیار می باشد. مشابه بودن حروف لاتین بیانگر عدم وجود اختلاف معنی دار بین میانگین ها در سطح احتمال ۵% می باشد.
۴-۲- بررسی اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر خواص مکانیکی فیلم­های نشاسته تاپیوکا
نتایج خواص مکانیکی بدست آمده از دستگاه آنالیز بافت در شکل­های (۴-۲ ،۴-۳ و ۴-۴ )، نشان داده شده است. نتایج نشان داد هنگامی که غلظت نانو دی اکسید تیتانیوم در فیلم از صفر تا ۵% افزایش می یابد، مقاومت به کشش مربوط به این فیلم ها از ۸۶/۱۶ تا ۷۹/۲۴ مگاپاسکال به صورت معنی داری افزایش یافت (۰۵/۰>p) که با توجه به نتایج حاصل از تحقیقات جییوآگو ^[۲۸]و همکاران در سال ۲۰۰۹، نتایج مشابهی به دست آمد این محققین نشان دادند هر چه میزان نانو ذرات ترکیبی ZnO _ CMC از صفر تا ۵ درصد وزنی افزایش پیدا کند قدرت کششی(TS) هم افزایش می­یابد، افزایش در مقاومت کششی یک معیار اساسی و واجب برای کاربرد های بسته بندی غذاست چون مقاومت کششی بالا به فیلم های بسته بندی اجازه می دهد که در برابر فشار­های نرمالی که در طی جابجایی غذا، بارگیری و حمل و نقل مواجه می­شوند مقاومت کنند ]۴۵ و ۸۲ [.
میزان درصد کشیدگی با افزایش غلظت نانو دی اکسید تیتانیوم از حدود ۷۰/۲۳ تا ۶۳/۱۵ درصد، کاهش معنی داری (۰۵/۰>p) می­یابد. محققین دیگری نانو ذرات اکسید روی را در سه شکل (P-N-W) به پلیمر پلی پروپیلن (PP) اضافه کردند. که نتایج نشان داد ساختار شش ضلعی یا چند وجهیrod اجازه می دهد، استرس به طور موثرتری نسبت به دیگر نانو ذراتZnO به ماتریکس پلیمری منتقل شود که سبب افزایش قدرت و سفتی کامپوزیت می شود. پر کننده نانو اکسید روی کمترین میزان کشیدگی (E%) را دارد که بدین علت است که بطور متوسط سایز کریستال کوچکتر است و تمایل دارد به آگلومیریزه شدن (بهم پیوستن) در هنگام مخلوط شدن با پلی پروپیلن، در نتیجه ماتریکس حاصل خواص کششی پایئن تری دارد ]۶۰[. در تحقیقی دیگر که اثر افزودن نانو ذرات اکسید روی بر سطح فیلم های پلی ونیل کلراید بررسی کردند، به این نتیجه رسیدند که پوشش ذرات اکسید روی بر روی سطح فیلم های PVCاثر ناچیزی بر روی درصد کشیدگی(E%) دارد که علت آن این بود که در این تحقیق نانو ذرات اکسید روی بر شکاف های زنجیرهPVC پر نشده بلکه روی سطح فیلم پوشیده شدند. بنابراین تعامل بین نانو ذرات و زنجیره هایPVC ممکن است ایجاد نشود. این مطلب گویای این است که چگونگی قرار گرفتن ذرات نانو در زنجیره های پلیمر بر اثر بخشی آن ها بر خواص مکانیکی بسیار حائز اهمیت است ]۵۷[.
مدول یانگ (نسبت تنش به کرنش در ناحیه خطی) نیز با افزایش غلظت نانو دی اکسید تیتانیوم از ۷۶/۰ تا ۱۶/۱ مگاپاسکال، افزایش معنی داری (۰۵/۰>p) داشت. این نتایج با نتایج بدست آمده از تحقیقات جییوآگو ^[۲۹]و همکاران در سال ۲۰۰۹ مطابقت داشت ]۴۵[.
شکل ۴- ۲: نمودار مقاومت به کشش فیلم­های نشاسته تاپیوکا با غلظت­های مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم.