مقایسه خشک کنی فیلم نانوفیبر سلولز باکتری با روشهای جت درایر، وکیوم آون و آون

Abstract

سابقه و هدف: یکی از روشهای تولید نانوفیبر سلولز، روش سنتز توسط باکتری است که محصول آن بصورت فیلم نانوفیبر سلولز است. این ماده در طی بیوسنتز، مقدار زیادی از آب (حدود 99 درصد) را در خود محصور می‌کند و معمولا هم بصورت یک فیلم یکپارچه تشکیل می‌گردد. علاوه بر سوپرجاذب بودن، از خواص عمده فیلم نانوسلولز سنتز شده توسط باکتری (نانوسلولز باکتری) می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: زیست پایه بودن، زیست تخریب پذیری، ایمن، خوراکی، مقاومت های مکانیکی بالا و غیره. بر مبنای این خواص منحصر بفرد، فیلم نانوفیبر سلولز کاربردهای متعددی در طیف گسترده ای از رشته ها و صنایع پیدا کرده است. با عنایت به خواص منحصربفرد فیلم نانوسلولز باکتری و کاربردهای متعدد و گسترده آن، انجام تحقیقاتی با محوریت این محصول که بتواند چالشهای عمده سر راه تجاری سازی آن را کم یا حذف نماید از اهمیت بسزایی برخوردار است. یکی از این موضوعات تحقیقاتی خشک کردن نانوسلولزهاست به این دلیل که این فیلم یک ماده سوپرجاذب بوده و جداسازی آب از آن جهت خشک‌کردن به زمان و هزینه بیشتری نسبت به فیلم‌های میکرومتری سلولزی نیاز دارد. از طرفی خشک‌کنی این ماده فوائد زیادی دارد نظیر سبکتر شدن (تا 99 بار)، کاهش هزینه حمل و نگهداری، کاهش خطرات حمله میکروارگانیک‌ها و کپک، نگهداری آسانتر، افزایش دامنه کاربردی، افزایش خواص فیزیکی و مکانیکی و غیره. بر این اساس در این مطالعه در نظر است فیلم نانوسلولز باکتری با سه روش جت درایر، آون و وکیوم آون خشک شده و علاوه بر ارزیابی روش‌های خشک‌کنی، خواص فیزیکی و مکانیکی فیلم‌های خشک‌شده نیز ارزیابی و مقایسه گردد. <br /> مواد و روش‌ها: برای انجام این مطالعه فیلم نانوفیبر سلولز تهیه شده با سنتز باکتری از شرکت دانش بنیان نانونوین پلیمر خریداری شد. بعد از آبگیری اولیه فیلمهای نانوفیبر سلولز با روش‌های جت‌درایر، وکیوم‌آون و آون در دمای 50 درجه سانتی‌گراد خشک شدند. روشهای خشک کردن از نظر سرعت خروج آب، زمان حداقلی خشک‌کنی و انرژی خشک‌کنی با هم مقایسه شدند. همچنین فیلم‌های خشک شده از نظر خصوصیات ظاهری، دانسیته، شفافیت، نفوذپذیری، مقاومت به پارگی و ترکیدن ارزیابی و با هم مقایسه گردیدند. <br /> یافته‌ها: نتایج نشان داد که آبگیری اولیه 50% میزان آب موجود در فیلم را کم نمود. سرعت خروج آب روش جت درایر نسبت به روشهای وکیوم‌آون و آون بیشتر بود. حداقل زمان خشک‌کنی فیلم نانوسلولز در روشهای جت‌درایر، وکیوم‌آون و آون به‌ترتیب برابر با 10، 25 و 45 دقیقه بدست آمد. مقادیر متناظر انرژی مصرفی خشک‌کنی برای سه روش به ترتیب 25/.، 67/. و 1/1 کیلووات ساعت اندازه‌گیری شد. فیلم‌های خشک شده با روش جت‌درایر دارای چین‌خوردگی نسبتا بیشتر و شفافیت ظاهری کمتری نسبت به دو روش دیگر ارزیابی گردید. دانسیته فیلم‌های خشک شده در روش جت درایر کمی بیشتر و مقاومت به پارگی و ترکیدن آنها کمتر از نمونه‌های خشک شده در وکیوم آون و آون بدست آمد. <br /> نتیجه‌گیری: بطور کلی، در روش جت درایر زمان و انرژی خشک کردن به طور چشمگیری کمتر از دو روش دیگر بودند که از دیدگاه تولید صنعتی و اقتصادی حائز اهمیت است. خشک‌کنی فیلم‌های نانوفیبر سلولز که توانسته 99 برابر وزن آن را کاهش دهد می‌تواند سبب مزایای متعدد کاربردی و عملیاتی برای تجاری-سازی بیشتر این محصول مهم گردد.