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).

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 <ol><li> 체질 crambe <ol><li> 큰 섬유 분수와 비 분쇄 씨앗을 제거하려면 : 라운드와 crambe 식사를 체, 스테인레스 스틸 주방 체 (~ 1.5 mm, 14 메쉬 기공 크기)를 미세 메쉬. 재료의 노화를 방지하기 위해 -18 ° C에서 정립 식사를 저장합니다. </li></ol></li><li> 밀링 crambe <ol><li> 입자 크기를 감소시키고, 회전 볼 밀에서 체질 crambe 식사 재료가보다 균일하게 밀링한다. </li><li> crambe 식사의 밀 250g 53 회전 항아리 회전 속도와 24 시간의 밀링 시간을 사용 21-25mm 직경 세라믹 볼과 7 L 항아리마다. </li></ol></li><li><strong&gt; 컨디셔닝 <ol><li> 추가 처리하기 전에, 23 ° C에서 48 시간의 최소 및 기후 제어 방에 50 %의 상대 습도 오픈 항아리의 모든 공을 분쇄 crambe 식사와 밀 글루텐 가루를 조정. </li></ol></li><li> 성분을 혼합 <ol><li> 박격포와 유 봉 미세 입자 (주변 조건에 폐쇄 비커에 저장) 우레아 분말을 갈기. </li><li> 우레아 글리세린 (글리세롤 25.5 g 및 최종 혼합물 100 g 당 우레아 15 g)을 혼합. <ol><li> 오일 욕에서 유리 플라스크에서 65 ° C로 가열 글리세롤 천천히 우레아 분말을 추가한다. </li><li> 우레아 분말이 완전히 용해 될 때까지 65 ℃에서 자기 교반기로 교반한다. </li></ol></li></ol></li><li> crambe와 밀 글루텐을 혼합 <ol><li> 5 분 동안 부엌 혼합 기계의 crambe 식사 분말, 밀 글루텐 분말을 혼합. 예를 들어, 60/40 (w / w) crambe / 밀 g 용luten 비율은 crambe 식사의 35.7 g 및 최종 혼합물 100 g 당 밀 글루텐의 23.8 g을 사용합니다. </li></ol></li><li> 혼합 글리세롤 / crambe / 밀 글루텐과 요소 <ol><li> 천천히 교반하면서 혼합 기계 부엌에서 crambe / 밀 글루텐 조화에 글리세롤 / 우레아 혼합물을 추가합니다. 균일 한 반죽이 얻어 질 때까지 약 2 분 동안 계속 혼합한다. 혼합물 500g마다 준비합니다. </li><li> 60/40와 재료 (w w /) crambe, 밀 글루텐, 다음과 같은 기준으로 각 성분의 내용을 사용 crambe 식사의 35.7 g, 밀 글루텐의 23.8 g, 글리세롤 25.5 g, 및 요소 15 g을 ( ) 100g 당. 다른 두 물질의 조합 (즉, 70/30 및 80/20)의 경우 만 crambe와 밀 글루텐 내용을 변경합니다. 60/40 조합과 같은 글리세롤 및 요소 내용을 유지합니다. </li></ol></li></ol> 2. 필름 압출 <ol><li> 저온 프로필 &lt;올&gt; <li> 이축 압출기에서 필름 압출을 수행한다. 설정 영역 1 ~ 10 (각각 mm 길이 80) (이후 &quot;저-T 프로필&quot;라고 함) 낮은 온도 프로파일에서 압출기 배럴 따라를 다음과 같이 75-75-75-80-80-80-80-85 -85-85 ° C를. 이 배럴에 가교에서 밀 글루텐을 방지 할 수 있습니다. </li><li> 영화를 돌출 플랫 시트 다이 (45mm X 0.7 mm)를 사용합니다. </li><li> 30 rpm으로 200 회전 사이의 스크류 속도를 선택하고 다이 압력을 기록한다. </li><li> 나사쪽으로 물질의 흐름을 지원하기 위해 나무 푸셔의 도움으로 호퍼 수동 반죽 사료. </li><li> 다이에서, 컨베이어 벨트는 2.0 m / 분의 속도로 작동하는 압출 픽업. 벨트를 따라 공기 환기 냉각 (팬)을 놓습니다. </li><li> 실행 상이한 다이 온도 (105 ° C- (105 ° C), 110 ° C- (110 ° C), 125 ° C- (115 ° C), 130 ° C- (120 ° C)와 140 ° C- (125 ° C)) 매끄러운 extruda을주는 조건을 선택하기보이드의 최소량 TE. 참고 : 괄호 안의 값은 다음 다이에, 존 (11)의 온도에 해당합니다. 이는 상기 다이의 목표 온도에 도달하도록 조정된다. </li><li> 압출 후, 노화 및 대기 수분 흡수를 방지하기 위하여 추가 처리 또는 분석 할 때까지 밀봉 된 폴리에틸렌 백에 압출 물을 저장한다. </li></ol></li><li> 필름 압출 높은 온도 프로파일을 사용하여 <ol><li> 다음 섹션 2.1에 기재된 바와 같이 필름을 돌출하지만, 높은 온도 프로파일을 사용하여, (이후에 &quot;높은 T 프로파일&quot;이라고도 함) : 85-85-85-100-100-100-110-110-120-120-120 압출기의 11 구역 1 C를 °. </li><li> 125 ° C와 130 ° C의 다이 온도를 사용합니다. </li></ol></li><li> 필름 압출 펠릿 후 <ol><li> 펠릿을 얻기 위하여, 두 개의 스트랜드 다이를 사용하여 압출기에서 연속 스트랜드로 압출 재료. <ol><li> 전을 위해 낮은-T 프로파일을 사용하여truder 전술 한 바와 같이 배럴, 및 60 rpm의 회전 속도는 스크류. </li><li> 다른 다이 - (존 11) 온도 (130 ° C- (125 ° C), 125 ° C- (115 ° C), 105 ° C- (100 ° C)를 사용하고, 85 ° C- (85 ° C) ) 매끄러운 표면으로 가닥을 얻었다. </li></ol></li><li> 펠릿 <ol><li> 컨베이어 벨트 (압출기로부터 원료를 공급하는 데 도움 압출기 뒤에 위치한 벨트)를 통과 한 후, 7m / min의 절삭 속도로 작동되는 펠릿으로 가닥 피드. </li></ol></li><li> 펠릿에서 필름 압출 <ol><li> 압출기 배럴 내부 및 C- 125 ° (115 ° C) 평판 형상의 다이 온도와 낮은 T 프로필 돌출 필름으로 수동 펠릿 피드. 30 rpm의 스크루 회전 속도를 사용합니다. </li></ol></li></ol></li><li> 체적 공급을 사용하여 필름 압출 <ol><li> 자동 급지을 시뮬레이션하기 위해 (일반적으로 업계에서 사용) 사용펠릿는 이전에 85 ° C (단계 2.3.1-2.3.2.1)에서 압출. </li><li> 압출기에 공급 장치를 연결하고 호퍼의 체적 공급 모드를 선택합니다. </li><li> 각각 35kg / h와 16 호퍼 및 압출기 스크류 속도 120 rpm의 공급 볼륨을 사용합니다. </li><li> 배럴의 낮은 온도 프로파일로 돌출 및 125 ° C- (115 ° C)의 다이 - (존 11)의 온도를 사용합니다. </li></ol></li></ol> 3. 압출 후 처리 (압축 성형) <ol><li> 프레임으로 누르면 <ol><li> 첫 번째 설치의 경우, 4.4 cm X 7.0 cm와 2.6 cm X 7.0 cm의 조각으로 두 압출를 잘라. 주 : 상기 프레임이 압출보다 넓은 때문이 필요하다. </li><li> 알루미늄 사각 프레임 (70 X 70 X 0.5 mm 3)에서 서로 옆에 배치합니다. </li><li> 부착을 방지하기 위해 양면 (PET) 필름, 폴리 (에틸렌 테레 프탈레이트)를 사용하여 두 개의 알루미늄 판 사이의 프레임을 샌드위치하고언론에 배치합니다. </li><li> 200 또는 400 줄에 언론에 압력 게이지를 설정합니다. </li><li> 각각의 성형 압력, (110), (120)의 플레이트 온도로 영화를 누르고, 10, 20 분 동안 130 ° C. </li><li> 압출 할 수 없음 물질로부터 사전 압출 샘플을 누릅니다 영화에 대한 참조로. 알루미늄 프레임 (1.6 절)에서 신선한 재료의 센터 7.2 g. </li><li> 위의 사전 압출 필름과 같은 매개 변수 설정을 눌러 (3.1.4- 3.1.5 단계). </li></ol></li><li> 프레임없이 누르면 <ol><li> 접착을 방지하기 위해 양쪽에 PET 필름을 사용하여 두 개의 알루미늄 판 사이 (4.4 cm X 4.4 cm) 잘라 샌드위치 직사각형 샘플. </li><li> 언론에 배치합니다. 50 줄, 75 줄, 100 줄에 압력 게이지를 설정합니다. </li><li> 각각의 성형 압력, 110 ° C, 120 ° C와 130 ° C 플레이트 온도를 이용하여 5 ~ 10 분 동안 기자 필름. </li></ol></li></ol>

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방법 및 결과는 이전에 RASEL 등의 등의 글로 제시했다. 5.

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.

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.

<table><tbody><tr><td>Crambe meal</td><td>Plant Research International</td><td></td><td>Defatted crambe meal, Residual from oil extraction of cultivar Galactica seeds</td></tr><tr><td>Wheat gluten</td><td>Lantm&amp;auml;nnen Reppe AB</td><td></td><td>It contains 77% (w/w) gluten, 8.1% (w/w) starch and 1.34% (w/w) fat.</td></tr><tr><td>Glycerol</td><td>Karlshamn Tefac AB</td><td>99.5% purity</td><td></td></tr><tr><td>Urea</td><td>Sigma Aldrich</td><td>purity &amp;ge; 99.5%</td><td></td></tr><tr><td>The dough</td><td></td><td></td><td>(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.</td></tr><tr><td>Round, fine meshed stainless steel kitchen sieve (pore size: ~1.5&amp;nbsp;mm, 14 mesh)</td><td></td><td></td><td>Sieve the crambe meal</td></tr><tr><td>Rotary ball mill</td><td>Pascal Engineering</td><td></td><td>Milling crambe/The volume of the mill house is 7 L and it contained 215 ceramic balls, each with a diameter of 25&amp;nbsp;mm.</td></tr><tr><td>Mortar and pestle</td><td></td><td></td><td>Grinding urea</td></tr><tr><td>Kitchen machine Cloer 660</td><td>Cloer</td><td></td><td>Blending crambe and wheat gluten</td></tr><tr><td>Twin-screw extruder Type LTE20-48</td><td>Labtech Engineering LTD</td><td></td><td>Compounding and film extrusion</td></tr><tr><td>Flat sheet die</td><td></td><td></td><td>Produce extruded flat films with a cross-section of 45 mm x 0.7 mm</td></tr><tr><td>Air Cooling Conveyor Unit type LAC-2.6</td><td>Labtech Engineering LTD</td><td></td><td>Used in the extrusion</td></tr><tr><td>Pelletizer Type LZ-120</td><td>Labtech Engineering LTD</td><td></td><td>Making pellets</td></tr><tr><td>Polystat 200T Hot Press&amp;nbsp;</td><td>Servitec Machine GmbH</td><td></td><td>Hot press to press extrudates</td></tr></tbody></table>

film extrusion of crambe abyssinica/wheat gluten blends

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 &#176;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.

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 1 : 압출 재료. 130 ℃의 다이 온도를 이용하여 압출 필름. 그것은 35.7 중량 % crambe, 23.8 중량 %의 밀 글루텐, 25.5 중량 % 글리세롤, 15 중량 %의 요소가 포함되어 있습니다. 필름의 폭은 44mm이다. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54770/54770fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/54770/54770fig2.jpg" /> 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. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54770/54770fig2large.jpg" target="_blank">를 클릭하십시오</a>여기이 그림의 더 큰 버전을 볼 수 있습니다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/54770/54770fig3.jpg" /> 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. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54770/54770fig3large.jpg" target="_blank">그녀를 클릭하세요</a>전자는이 그림의 더 큰 버전을 볼 수 있습니다.

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Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends

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.

의 필름 압출<em&gt; Crambe의 abyssinica</em&gt; / 밀 글루텐 블렌드

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 ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends

9.9K 조회수.  SIG Combibloc.  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. 

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High-throughput Screening of Carbohydrate-degrading Enzymes Using Novel Insoluble Chromogenic Substrate Assay Kits

Carbohydrates active enzymes (CAZymes) have multiple roles in vivo and are widely used for industrial processing in the biofuel, textile, detergent, paper and food industries. A deeper understanding of CAZymes is important from both fundamental biology and industrial standpoints. Vast numbers of CAZymes exist in nature (especially in microorganisms) and hundreds of thousands have been cataloged and described in the carbohydrate active enzyme database (CAZy). However, the rate of discovery of putative enzymes has outstripped our ability to biochemically characterize their activities. One reason for this is that advances in genome and transcriptome sequencing, together with associated bioinformatics tools allow for rapid identification of candidate CAZymes, but technology for determining an enzyme's biochemical characteristics has advanced more slowly. To address this technology gap, a novel high-throughput assay kit based on insoluble chromogenic substrates is described here. Two distinct substrate types were produced: Chromogenic Polymer Hydrogel (CPH) substrates (made from purified polysaccharides and proteins) and Insoluble Chromogenic Biomass (ICB) substrates (made from complex biomass materials). Both CPH and ICB substrates are provided in a 96-well high-throughput assay system. The CPH substrates can be made in four different colors, enabling them to be mixed together and thus increasing assay throughput. The protocol describes a 96-well plate assay and illustrates how this assay can be used for screening the activities of enzymes, enzyme cocktails, and broths.

A high-throughput assay for enzyme screening is described. This multiplexed ready-to-use assay kit comprises of pre-chosen Chromogenic Polymer Hydrogel (CPH) substrates and complex Insoluble Chromogenic Biomass (ICB) substrates. Target enzymes are polysaccharide degrading endo-enzymes and proteases.

소설 불용성 발색 기질 분석 키트를 사용하여 탄수화물 분해 효소의 높은 처리량 검열

Carbohydrates active enzymes (CAZymes) have multiple roles in vivo and are widely used for industrial processing in the biofuel, textile, detergent, paper ...

연구

생화학

Method to Produce Durable Pellets at Lower Energy Consumption Using High Moisture Corn Stover and a Corn Starch Binder in a Flat Die Pellet Mill

A major challenge in the production of pellets is the high cost associated with drying biomass from 30 to 10% (w.b.) moisture content. At Idaho National Laboratory, a high-moisture pelleting process was developed to reduce the drying cost. In this process the biomass pellets are produced at higher feedstock moisture contents than conventional methods, and the high moisture pellets produced are further dried in energy efficient dryers. This process helps to reduce the feedstock moisture content by about 5-10% during pelleting, which is mainly due to frictional heat developed in the die. The objective of this research was to explore how binder addition influences the pellet quality and energy consumption of the high-moisture pelleting process in a flat die pellet mill. In the present study, raw corn stover was pelleted at moistures of 33, 36, and 39% (w.b.) by addition of 0, 2, and 4% pure corn starch. The partially dried pellets produced were further dried in a laboratory oven at 70 &#176;C for 3-4 hr to lower the pellet moisture to less than 9% (w.b.). The high moisture and dried pellets were evaluated for their physical properties, such as bulk density and durability. The results indicated that increasing the binder percentage to 4% improved pellet durability and reduced the specific energy consumption by 20-40% compared to pellets with no binder. At higher binder addition (4%), the reduction in feedstock moisture during pelleting was &#60;4%, whereas the reduction was about 7-8% without the binder. With 4% binder and 33% (w.b.) feedstock moisture content, the bulk density and durability values observed of the dried pellets were &#62;510 kg/m3 and &#62;98%, respectively, and the percent fine particles generated was&#160;reduced to &#60;3%.

In this study, a protocol was developed to produce good quality pellets using a flat die pellet mill at reduced specific energy consumption testing high-moisture corn stover and a starch based binder. The results indicated that adding a corn starch binder improved the pellet durability, reduced percent fines and decreased specific energy consumption.

방법은 평면 다이 펠렛 밀에 높은 수분 옥수수 스토 버와 옥수수 전분 바인더를 사용하여 낮은 에너지 소비에서 내구성 펠렛을 생산하는

A major challenge in the production of pellets is the high cost associated with drying biomass from 30 to 10% (w.b.) moisture content. At Idaho National ...

환경과학

Composition and Properties of Aquafaba: Water Recovered from Commercially Canned Chickpeas

Chickpea and other pulses are commonly sold as canned products packed in a thick solution or a brine. This solution has recently been shown to produce stable foams and emulsions, and can act as a thickener. Recently interest in this product has been enhanced through the internet where it is proposed that this solution, now called aquafaba by a growing community, can be used a replacement for egg and milk protein. As aquafaba is both new and being developed by an internet based community little is known of its composition or properties. Aquafaba was recovered from 10 commercial canned chickpea products and correlations among aquafaba composition, density, viscosity and foaming properties were investigated. Proton NMR was used to characterize aquafaba composition before and after ultrafiltration through membranes with different molecular weight cut offs (MWCOs of 3, 10, or 50 kDa). A protocol for electrophoresis, and peptide mass fingerprinting is also presented. Those methods provided valuable information regarding components responsible for aquafaba functional properties. This information will allow the development of practices to produce standard commercial aquafaba products and may help consumers select products of superior or consistent utility.

Aquafaba is a viscous juice from canned chickpea that, when stirred vigorously, produces a relatively stable white froth or foam. The primary research goal is to identify the components of aquafaba that contribute viscosifying/thickening properties using nuclear magnetic resonance (NMR), ultrafiltration, electrophoresis, and peptide mass fingerprinting.

구성 및 Aquafaba의 속성: 상업적으로 통조림된 Chickpeas에서 물 발견

Chickpea and other pulses are commonly sold as canned products packed in a thick solution or a brine. This solution has recently been shown to produce ...

A Protocol for the Production of Gliadin-cyanoacrylate Nanoparticles for Hydrophilic Coating

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic by a simple spray coating. These nanoparticles are produced by the polymerization reaction of alkyl cyanoacrylate on the surface of cereal protein (gliadin) molecules. Alkyl cyanoacrylate is a monomer that instantly polymerizes at RT when it is applied to the surface of materials. Its polymerization reaction is initiated by the trace amounts of weakly basic or nucleophilic species on the surface, including moisture. Once polymerized, the polymerized alkyl cyanoacrylates show a strong affinity with the object materials because nitrile groups are in the backbone of poly (alkyl cyanoacrylate). Proteins also work as initiator for this polymerization because they contain amine groups that can initiate the polymerization of cyanoacrylate. If aggregated protein is used as an initiator, protein aggregate is surrounded by the hydrophobic poly(alkyl cyanoacrylate) chains after the polymerization reaction of alkyl cyanoacrylate. By controlling the experimental condition, particles in the nanometer range are produced. The produced nanoparticles readily adsorb to the surface of most materials including glass, metals, plastics, wood, leather, and fabrics. When the surface of a material is sprayed with the produced nanoparticle suspension and rinsed with water, the micellar structure of nanoparticle changes its conformation, and the hydrophilic proteins are exposed to the air. As a result, the nanoparticle-coated surface changes to hydrophilic.

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic. The produced nanoparticle is an assembly of gliadin-cyanoacrylate diblock copolymers. Spray coating with the produced nanoparticle changes the surface of target material to a hydrophilic surface.

친수성 코팅 글 리아 딘 - 시아 노 아크릴 레이트 나노 입자의 생산을위한 프로토콜

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic by a simple spray ...

화학

Ammonia Fiber Expansion (AFEX) Pretreatment of Lignocellulosic Biomass

Lignocellulosic materials are plant-derived feedstocks, such as crop residues (e.g., corn stover, rice straw, and sugar cane bagasse) and purpose-grown energy crops (e.g., miscanthus, and switchgrass) that are available in large quantities to produce biofuels, biochemicals, and animal feed. Plant polysaccharides (i.e., cellulose, hemicellulose, and pectin) embedded within cell walls are highly recalcitrant towards conversion into useful products. Ammonia fiber expansion (AFEX) is a thermochemical pretreatment that increases accessibility of polysaccharides to enzymes for hydrolysis into fermentable sugars. These released sugars can be converted into fuels and chemicals in a biorefinery. Here, we describe a laboratory-scale batch AFEX process to produce pretreated biomass on the gram-scale without any ammonia recycling. The laboratory-scale process can be used to identify optimal pretreatment conditions (e.g., ammonia loading, water loading, biomass loading, temperature, pressure, residence time, etc.) and generates sufficient quantities of pretreated samples for detailed physicochemical characterization and enzymatic/microbial analysis. The yield of fermentable sugars from enzymatic hydrolysis of corn stover pretreated using the laboratory-scale AFEX process is comparable to pilot-scale AFEX process under similar pretreatment conditions. This paper is intended to provide a detailed standard operating procedure for the safe and consistent operation of laboratory-scale reactors for performing AFEX pretreatment of lignocellulosic biomass.

Ammonia Fiber Expansion AFEX Pretreatment of Lignocellulosic Biomass

Ammonia fiber expansion (AFEX) is a thermochemical pretreatment technology that can convert lignocellulosic biomass (e.g., corn stover, rice straw, and sugarcane bagasse) into a highly digestible feedstock for both biofuels and animal feed applications. Here, we describe a laboratory-scale method for conducting AFEX pretreatment on lignocellulosic biomass.

암모니아 섬유 확장 (AFEX) 리그노셀룰로오스 바이오매스의 전처리

Lignocellulosic materials are plant-derived feedstocks, such as crop residues (e.g., corn stover, rice straw, and sugar cane bagasse) and purpose-grown ...

Manufacturing Of Robust Natural Fiber Preforms Utilizing Bacterial Cellulose as Binder

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose and short sisal fibers are dispersed into a water suspension containing bacterial cellulose. The fiber and nanocellulose suspension is then filtered (using vacuum or gravity) and the wet filter cake pressed to squeeze out any excess water, followed by a drying step. This will result in the hornification of the bacterial cellulose network, holding the loose natural fibers together.
Our method is specially suited for the manufacturing of rigid and robust preforms of hydrophilic fibers. The porous and hydrophilic nature of such fibers results in significant water uptake, drawing in the bacterial cellulose dispersed in the suspension. The bacterial cellulose will then be filtered against the surface of these fibers, forming a bacterial cellulose coating. When the loose fiber-bacterial cellulose suspension is filtered and dried, the adjacent bacterial cellulose forms a network and hornified to hold the otherwise loose fibers together.
The introduction of bacterial cellulose into the preform resulted in a significant increase of the mechanical properties of the fiber preforms. This can be attributed to the high stiffness and strength of the bacterial cellulose network. With this preform, renewable high performance hierarchical composites can also be manufactured by using conventional composite production methods, such as resin film infusion (RFI) or resin transfer molding (RTM). Here, we also describe the manufacturing of renewable hierarchical composites using double bag vacuum assisted resin infusion.

We present a novel method of manufacturing rigid and robust short natural fiber preforms using a papermaking process. Bacterial cellulose acts simultaneously as the binder for the loose fibers and provides rigidity to the fiber preforms. These preforms can be infused with a resin to produce truly green hierarchical composites.

바인더로 박테리아 셀룰로오스를 활용하여 강력한 천연 섬유 프리폼 제조

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose ...

생체공학

Molecular Entanglement and Electrospinnability of Biopolymers

Electrospinning is a fascinating technique to fabricate micro- to nano-scale fibers from a wide variety of materials. For biopolymers, molecular entanglement of the constituent polymers in the spinning dope was found to be an essential prerequisite for successful electrospinning. Rheology is a powerful tool to probe the molecular conformation and interaction of biopolymers. In this report, we demonstrate the protocol for utilizing rheology to evaluate the electrospinnability of two biopolymers, starch and pullulan, from their dimethyl sulfoxide (DMSO)/water dispersions. Well-formed starch and pullulan fibers with average diameters in the submicron to micron range were obtained. Electrospinnability was evaluated by visual and microscopic observation of the fibers formed. By correlating the rheological properties of the dispersions to their electrospinnability, we demonstrate that molecular conformation, molecular entanglement, and shear viscosity all affect electrospinning. Rheology is not only useful in solvent system selection and process optimization, but also in understanding the mechanism of fiber formation on a molecular level.

Electrospinning is a fascinating technique used to fabricate micro- to nano-scale fibers from a wide variety of materials. Molecular entanglement of the constituent polymers in the spinning dope is essential for successful electrospinning. We present a protocol for utilizing rheology to evaluate the electrospinnability of two biopolymers, starch and pullulan.

분자 얽힘과 생체 고분자의 Electrospinnability

Electrospinning is a fascinating technique to fabricate micro- to nano-scale fibers from a wide variety of materials. For biopolymers, molecular ...

Twin-Screw Extrusion Process to Produce Renewable Fiberboards

A versatile twin-screw extrusion process to provide an efficient thermo-mechano-chemical pre-treatment on lignocellulosic biomass before using it as source of mechanical reinforcement in fully bio-based fiberboards was developed. Various lignocellulosic crop by-products have already been successfully pre-treated through this process, e.g., cereal straws (especially rice), coriander straw, shives from oleaginous flax straw, and bark of both amaranth and sunflower stems.
The extrusion process results in a marked increase in the average fiber aspect ratio, leading to improved mechanical properties of fiberboards. The twin-screw extruder can also be fitted with a filtration module at the end of the barrel. The continuous extraction of various chemicals (e.g., free sugars, hemicelluloses, volatiles from essential oil fractions, etc.) from the lignocellulosic substrate, and the fiber refining can, therefore, be performed simultaneously.
The extruder can also be used for its mixing ability: a natural binder (e.g., Organosolv lignins, protein-based oilcakes, starch, etc.) can be added to the refined fibers at the end of the screw profile. The obtained premix is ready to be molded through hot pressing, with the natural binder contributing to fiberboard cohesion. Such a combined process in a single extruder pass improves the production time, production cost, and may lead to reduction in plant production size. Because all the operations are performed in a single step, fiber morphology is better preserved, thanks to a reduced residence time of the material inside the extruder, resulting in enhanced material performances. Such one-step extrusion operation may be at the origin of a valuable industrial process intensification.
Compared to commercial wood-based materials, these fully bio-based fiberboards do not emit any formaldehyde, and they could find various applications, e.g., intermediate containers, furniture, domestic flooring, shelving, general construction, etc.

A versatile twin-screw extrusion process to provide an efficient thermo-mechano-chemical pretreatment on lignocellulosic biomass was developed, which leads to an increased average fiber aspect ratio. A natural binder can also be added continuously after fiber refining, leading to bio-based fiberboards with improved mechanical properties after hot pressing of the obtained extruded material.

재생 가능한 섬유판 을 생산하는 트윈 나사 압출 공정

A versatile twin-screw extrusion process to provide an efficient thermo-mechano-chemical pre-treatment on lignocellulosic biomass before using it as ...

공학

Design of an Open-Source, Low-Cost Bioink and Food Melt Extrusion 3D Printer

Three-dimensional (3D) printing is an increasingly popular manufacturing technique that allows highly complex objects to be fabricated with no retooling costs. This increasing popularity is partly driven by falling barriers to entry such as system set-up costs and ease of operation. The following protocol presents the design and construction of an Additive Manufacturing Melt Extrusion (ADDME) 3D printer for the fabrication of custom parts and components. ADDME has been designed with a combination of 3D-printed, laser-cut, and online-sourced components. The protocol is arranged into easy-to-follow sections, with detailed diagrams and parts lists under the headings of framing, y-axis and bed, x-axis, extrusion, electronics, and software. The performance of ADDME is evaluated through extrusion testing and 3D printing of complex objects using viscous cream, chocolate, and Pluronic F-127 (a model for bioinks). The results indicate that ADDME is a capable platform for the fabrication of materials and constructs for use in a wide range of industries. The combination of detailed diagrams and video content facilitates access to low-cost, easy-to-operate equipment for individuals interested in 3D printing of complex objects from a wide range of materials.

The aim of this work is to design and construct a reservoir-based melt extrusion three-dimensional printer made from open-source and low-cost components for applications in the biomedical and food printing industries.

오픈 소스, 저비용 바이오 잉크 및 식품 용융 압출 3D 프린터 설계

Three-dimensional (3D) printing is an increasingly popular manufacturing technique that allows highly complex objects to be fabricated with no retooling ...

Gracilaria gracilis의 활용: 지속 가능한 혁신을 위한 생체 활성 잠재력

Valorization of the Red Seaweed Gracilaria gracilis Through a Biorefinery Approach

The interest in seaweeds as an abundant feedstock to obtain valuable and multitarget bioactive ingredients is continuously growing. In this work, we explore the potential of Gracilaria gracilis, an edible red seaweed cultivated worldwide for its commercial interest as a source of agar and other ingredients for cosmetic, pharmacological, food, and feed applications.
G. gracilis growth conditions were optimized through vegetative propagation and sporulation while manipulating the physicochemical conditions to achieve a large biomass stock. Green extraction methodologies with ethanol and water were performed over the seaweed biomass. The bioactive potential of extracts was assessed through a set of in vitro assays concerning their cytotoxicity, antioxidant, and antimicrobial properties. Additionally, dried seaweed biomass was incorporated into pasta formulations to increase food&#39;s nutritional value. Pigments extracted from G. gracilis have also been incorporated into yogurt as a natural colorant, and their stability was evaluated. Both products were submitted to the appreciation of a semi-trained sensorial panel aiming to achieve the best final formulation before reaching the market.
Results support the versatility of G. gracilis whether it is applied as a whole biomass, extracts and/or pigments. Through implementing several optimized protocols, this work allows the development of products with the potential to profit the food, cosmetic, and aquaculture markets, promoting environmental sustainability and a blue circular economy.
Moreover, and in line with a biorefinery approach, the residual seaweed biomass will be used as biostimulant for plant growth or converted to carbon materials to be used in water purification of the in-house aquaculture systems of MARE-Polytechnic of Leiria, Portugal.

저자 스포트라이트: 산업의 지속 가능한 혁신을 위한 해조류의 생체 활성 화합물 탐구 

Here, we describe several protocols aiming at an integrated valorization of Gracilaria gracilis: wild species harvesting, in-house growth, and extraction of bioactive ingredients. The extracts&#39; antioxidant, antimicrobial, and cytotoxic effects are evaluated, along with the nutritional and stability assessment of food enriched with whole seaweed biomass and pigments.

Biorefinery 접근 방식을 통한 Red Seaweed Gracilaria gracilis 의 가치 평가

The interest in seaweeds as an abundant feedstock to obtain valuable and multitarget bioactive ingredients is continuously growing. In this work, we ...

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