Name: film extrusion of crambe abyssinica/wheat gluten blends
Uploaded: 2017-01-17T12:30:00
Duration: 6 min 51 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends at JoVE.com

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).

LET OP: Crambe zaden (cultivar Galactica) werden geleverd door het Plant Research International, Wageningen, Nederland. Olie uit de zaden geëxtraheerd volgens de werkwijze van Appelqvist 13. Zowel de Crambe maaltijd en de tarwegluten werden opgeslagen bij -18 ° C tot verder gebruik. 1. Deegverwerking <ol><li> zeven crambe <ol><li> Zeef de Crambe maaltijd met een ronde, fijnmazig roestvrijstalen keuken zeef (poriegrootte: ~ 1.5 mm, 14 mesh), tot grote vezels breuken en verpulverde zaadjes verwijderen. Bewaar de gezeefde maaltijd bij -18 ° C tot materiaalveroudering voorkomen. </li></ol></li><li> frezen crambe <ol><li> Om de deeltjesgrootte te verminderen en het materiaal homogener molen de gezeefde crambe maaltijd in een roterende kogelmolen. </li><li> Molen 250 g Crambe maaltijd elke keer in een 7 L pot met 21-25 mm diameter keramische kogels met een 53 rpm pot omwentelingssnelheid en een maalduur van 24 uur. </li></ol></li><li><strong&gt; Conditioning <ol><li> Vóór verdere verwerking, conditioneren alle gemalen crambe meel en tarwegluten poeder in potten geopend gedurende ten minste 48 uur bij 23 ° C en een relatieve vochtigheid van 50% in een klimaatkamer. </li></ol></li><li> Mengen van de componenten <ol><li> Maal het ureum poeder (in een afgesloten beker bij omgevingsomstandigheden) fijne deeltjes met een mortier en stamper. </li><li> Blend ureum en glycerol (25,5 g glycerol en 15 g ureum per 100 g van het uiteindelijke mengsel). <ol><li> Verwarm de glycerol tot 65 ° C in een glazen kolf in een oliebad en voeg het ureum poeder langzaam. </li><li> Roer het mengsel met een magnetische roerder bij 65 ° C totdat het ureum poeder volledig is opgelost. </li></ol></li></ol></li><li> Het mengen van de Crambe en tarwegluten <ol><li> Meng de Crambe maaltijd poeder en tarwegluten poeder in een keuken mengmachine gedurende 5 min. Bijvoorbeeld, voor een 60/40 (w / w) crambe / g tarweLuten verhouding, gebruik 35,7 g Crambe maaltijd en 23,8 g tarwegluten per 100 g van het uiteindelijke mengsel. </li></ol></li><li> Het mengen van glycerol / ureum met crambe / tarwegluten <ol><li> Voeg langzaam de glycerol / ureum mengsel aan de crambe / tarwegluten mengsel in de keuken mengmachine onder roeren van het mengsel. Zet mengen gedurende ongeveer 2 minuten, totdat een homogeen deeg is verkregen. Bereid 500 g van het mengsel telkens. </li><li> Voor het materiaal met 60/40 (w / w) crambe tarwegluten Gebruik de volgende relatieve inhoud van de respectieve bestanddelen: 35,7 g Crambe maaltijd, 23,8 g tarwegluten, 25,5 g glycerol en 15 g ureum ( per 100 g). Voor de beide andere materiaalcombinaties (dwz, 70/30 en 80/20), verandert alleen de inhoud crambe en tarwe gluten. Houd de glycerol en ureum inhoud gelijk aan de combinatie 60/40. </li></ol></li></ol> 2. Filmextrusie <ol><li> Lage temperatuur profiel &lt;ol&gt; <li> Voer de film extrusie in een extruder met dubbele schroef. Set zones 1-10 (elk 80 mm lang) langs de extruderloop bij een low profile temperatuur (later &quot;low-profile T&quot; genoemd), als volgt: 75-75-75-80-80-80-80-85 -85-85 ° C. Dit voorkomt dat de tarwegluten van verknoping in het vat. </li><li> Gebruik een vlakke plaat matrijs (45 mm x 0,7 mm) om de films te extruderen. </li><li> Kies een schroef snelheid tussen 30 rpm en 200 rpm en op te nemen met de dobbelsteen druk. </li><li> Voer het deeg handmatig door de trechter met behulp van een houten stamper de materiaalstroom naar de schroeven ondersteunen. </li><li> Bij de matrijs halen van het extrudaat met een transportband die werkt bij een snelheid van 2,0 m / min. Plaats luchtventilatie koeling (fans) langs de riem. </li><li> Run verschillende matrijs temperaturen (105 ° C- (105 ° C), 110 ° C- (110 ° C), 125 ° C- (115 ° C), 130 ° C- (120 ° C) en 140 ° C- (125 ° C)) naar de voorwaarden die de soepelste extruda geven selecterente met een minimale hoeveelheid leegten. OPMERKING: De waarden tussen haakjes overeen met de temperatuur in zone 11, naast de matrijs. Het is aangepast aan de beoogde temperatuur in de matrijs bereikt. </li><li> Na extrusie slaan de extrudaten in afgesloten polyethyleen zakken tot verdere bewerking of analyse ter voorkoming veroudering en atmosferische waterabsorptie. </li></ol></li><li> Filmextrusie behulp van de high-temperatuurprofiel <ol><li> Extruderen films zoals beschreven in paragraaf 2.1, maar maken gebruik van een hoge-temperatuur-profiel als volgt (later &quot;high-T profile&quot; genoemd): 85-85-85-100-100-100-110-110-120-120-120 ° C voor zones 1 tot 11 van de extruder. </li><li> Gebruik matrijs temperatuur van 125 ° C en 130 ° C. </li></ol></li><li> Film extrusie na pelletisering <ol><li> Om pellets te krijgen, extruderen materiaal als continue strengen in de extruder met behulp van een twee-strengs matrijs. <ol><li> Gebruik de low-T-profiel voor het exTruder vat, zoals hierboven beschreven, en een 60-rpm schroef toerental. </li><li> Gebruik verschillende die- (zone 11) temperatuur (130 ° C- (125 ° C), 125 ° C- (115 ° C), 105 ° C- (100 ° C) en 85 ° C (85 ° C) ) aan de strengen met de gladste oppervlakken te verkrijgen. </li></ol></li><li> pelletiseren <ol><li> Na het passeren van de transportband (de band zich na de extruder die helpt om materiaal invoert uit de extruder), voeren de strengen tot een korrelpers uitgevoerd met een snijsnelheid van 7 m / min. </li></ol></li><li> Filmextrusie van de pellets <ol><li> Voer de pellets handmatig in de extruder en extrusie films met de lage-T-profiel in het vat en met een 125 ° C- (115 ° C) flatscreen-sheet sterven temperatuur. Gebruik een schroef rotatiesnelheid van 30 rpm. </li></ol></li></ol></li><li> Film extrusie met behulp van volumetrische voeding <ol><li> Om automatisch voedersysteem simuleren (veel gebruikt in de industrie), gebruikde pellets eerder geëxtrudeerd bij 85 ° C (stappen 2.3.1-2.3.2.1). </li><li> Sluit de feeder aan de extruder en kies de volumetrische feeder-modus van de hopper. </li><li> Gebruik een voeding volume van 35 kg / h en de hopper en extruder schroef snelheden van 16 tot 120 rpm, respectievelijk. </li><li> Extrudeer met lage temperatuurprofiel van het vat en gebruik een die- (zone 11) temperatuur van 125 ° C- (115 ° C). </li></ol></li></ol> 3. Post-extrusie-proces (Compression Molding) <ol><li> Drukken met het frame <ol><li> Voor de eerste setup, snijd twee extrudaten in stukken van 4,4 cm x 7,0 cm en 2,6 cm x 7,0 cm. LET OP: Dit is nodig omdat het frame is breder dan de extrudaten. </li><li> Plaats ze naast elkaar in een aluminium rechthoekig frame (70 x 70 x 0,5 mm3). </li><li> Sandwich het frame tussen twee aluminium platen met behulp van poly (ethyleentereftalaat) (PET) films aan beide zijden van aanhechting, enplaats ze in de pers. </li><li> Stel de manometer op de pers om 200 of 400 bar. </li><li> Voor elk vormstation druk op de folies met een plaattemperatuur van 110, 120 en 130 ° C gedurende 10 en 20 minuten. </li><li> Als referentie naar de vooraf geëxtrudeerde monsters, drukt films uit unextruded materiaal. Center 7,2 g verse materiaal (uit paragraaf 1.6) in het aluminium frame. </li><li> Druk met dezelfde parameterinstellingen als de pre-geëxtrudeerde folies hierboven (stappen 3.1.4- 3.1.5). </li></ol></li><li> Drukken zonder kader <ol><li> Knip en sandwich rechthoekige monsters (4,4 cm x 4,4 cm) tussen twee aluminium platen met behulp van PET-films aan beide kanten om de hechting te voorkomen. </li><li> Plaats ze in de pers. Stel de drukmeter tot 50 bar, 75 bar of 100 bar. </li><li> Voor elke persdruk, drukt films voor 5 of 10 min met behulp van 110 ° C, 120 ° C en 130 ° C plate temperaturen. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Aeschelmann, F., Carus, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bio-based building blocks and polymers in the world. Capacities, production and applications: Status quo and trends towards 2020. , (2015).</li><li>T&#252;re, H., G&#228;llstedt, M., Kuktaite, R., Johansson, E., Hedenqvist, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+network+structure+and+properties+of+wheat+gluten+extrudates+using+a+novel+solvent-free+approach+with+urea+as+a+combined+denaturant+and+plasticizer.">Protein network structure and properties of wheat gluten extrudates using a novel solvent-free approach with urea as a combined denaturant and plasticizer.</a> Soft Matter. 7, 9416-9423 (2011).</li><li>Belyea, R. L., Steevens, B. J., Restrepo, R. J., Clubb, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variation+in+Composition+of+By-Product+Feeds.">Variation in Composition of By-Product Feeds.</a> J. Dairy. Sci. 72 (9), 2339-2345 (1989).</li><li>G&#243;mez-Estaca, J., Gavara, R., Catal&#225;, R., Hern&#225;ndez-Mu&#241;oz, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+potential+of+proteins+for+producing+food+packaging+materials:+A+review.">The potential of proteins for producing food packaging materials: A review.</a> Packag. Technol. Sci. , (2016).</li><li>Lazzeri, L., Leoni, O., Conte, L. S., Palmieri, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+technological+characteristics+and+potential+uses+of+Crambe+abyssinica+products.">Some technological characteristics and potential uses of Crambe abyssinica products.</a> Ind. Crops and Prod. 3, 103-112 (1994).</li><li>Lalas, S., Gortzi, O., Athanasiadis, V., Dourtoglou, E., Dourtoglou, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Full+Characterisation+of+Crambe+abyssinica+Hochst+Seed+Oil.">Full Characterisation of Crambe abyssinica Hochst Seed Oil.</a> J. Am. Oil Chem. Soc. 89, 2253-2258 (2012).</li><li>Carlson, K. D., Tookey, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crambe+Meal+as+a+Protein+Source+for+Feeds.">Crambe Meal as a Protein Source for Feeds.</a> J. Am. Oil Chem.Soc. 60, 1979-1985 (1983).</li><li>Massoura, E., Vereijken, J. M., Kolster, P., Derksen, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proteins+from+Crambe+abyssinica+oilseed.+II.+Biochemical+and+functional+properties.">Proteins from Crambe abyssinica oilseed. II. Biochemical and functional properties.</a> J. Am. Oil Chem. Soc. 75, 323-335 (1988).</li><li>Quispea, C. A. G., Coronadoc, C. J. R., Carvalho, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycerol:+Production,+consumption,+prices,+characterization+and+new+trends+in+combustion.">Glycerol: Production, consumption, prices, characterization and new trends in combustion.</a> Renew. Sust. Energ. Rev. 27, 475-493 (2013).</li><li>Kuktaite, R., Plivelic, T. S., T&#252;re, H., Hedenqvist, M. S., G&#228;llstedt, M., Marttila, S., Johansson, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+the+hierarchical+protein+polymer+structure:+urea+and+temperature+effects+on+wheat+gluten+films.">Changes in the hierarchical protein polymer structure: urea and temperature effects on wheat gluten films.</a> RSC Advances. 2, 11908-11914 (2012).</li><li>Bennion, B. J., Daggett, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+molecular+basis+for+the+chemical+denaturation+of+proteins+by+urea.">The molecular basis for the chemical denaturation of proteins by urea.</a> Proc.Natl.Acad.Sci. 100, 5142-5147 (2003).</li><li>Rasel, H., Johansson, T., G&#228;llstedt, M., Newson, W., Johansson, E., Hedenqvist, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+bioplastics+based+on+agricultural+side-stream+products:+Film+extrusion+of+Crambe+abyssinica/wheat+gluten+blends+for+packaging+purposes.">Development of bioplastics based on agricultural side-stream products: Film extrusion of Crambe abyssinica/wheat gluten blends for packaging purposes.</a> J. Appl. Polym. Sci. 133, 42442 (2016).</li><li>Appelqvist, L. -. &. #. 1. 9. 7. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Further+studies+on+a+multisequential+method+for+determination+of+oil+content+in+oilseeds.">Further studies on a multisequential method for determination of oil content in oilseeds.</a> J. Am. Oil Chem. Soc. 44, 209-214 (1967).</li><li>Verbeek, C. J. R., van den Berg, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extrusion+Processing+and+Properties+of+Protein-Based+Thermoplastics.">Extrusion Processing and Properties of Protein-Based Thermoplastics.</a> Macromol. Mater. Eng. 295, 10-21 (2010).</li><li>Ralston, B. E., Osswald, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscosity+of+Soy+Protein+Plastics+Determined+by+Screw-Driven+Capillary+Rheometry.">Viscosity of Soy Protein Plastics Determined by Screw-Driven Capillary Rheometry.</a> J Polym. Environ. 16, 169-176 (2008).</li><li>Nur Hanani, Z. A., Beatty, E., Roos, Y. H., Morris, M. A., Kerry, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manufacture+and+characterization+of+gelatin+films+derived+from+beef,+pork+and+fish+sources+using+twin+screw+extrusion.">Manufacture and characterization of gelatin films derived from beef, pork and fish sources using twin screw extrusion.</a> J. Food Eng. 113, 606-614 (2012).</li></ol>

De werkwijzen en resultaten werden voorheen gepresenteerd als een artikel van Rasel et al. 5.

De reden dat de kopdruk was van die groot belang was waarschijnlijk te wijten aan het feit dat het materiaal nodig om een ​​bepaalde druk belvorming te voorkomen. De verschillende componenten kunnen afzonderlijk fase als de druk te hoog was. Bij extruderen bij een te lage temperatuur, de cohesie was slecht, mogelijk als gevolg van een lage verknopingsgraad, terwijl een te hoge temperatuur resulteerde in gasontwikkeling (waarschijnlijk vocht tezamen met ureum en eiwitten afbraakproducten). Tweefasige extrusie (waarbij strengen werden eerst geëxtrudeerd, gepelletiseerd en opnieuw geëxtrudeerd) resulteerde in een homogene extrudaat door de ruimere mengen dat de eerste extrusiestap verschaft. De arme deeg samenhang bij het verlagen van de ureumconcentratie 15-10 gew% was waarschijnlijk te wijten aan een lagere verknopingsdichtheid. Analoog aan deze, een lagere glycerol concentratie en derhalve een lager vermogenom het ureum te lossen resulteerde in slechtere films tenzij een hoger kopdruk toegepast. Uitgebreid Crambe maaltijd concentratie en derhalve het verminderen van de tarwegluten concentratie resulteerde in een lagere graad van aggregatie vorming / netwerk. Dit verlaagt de viscositeit van het materiaal in het extrudaat, wat resulteert in de noodzaak om de matrijstemperatuur 130 ° C te verhogen om de viscositeit te verhogen en het genereren van homogene films. Het is moeilijk, zo niet onmogelijk, om geplastificeerde Crambe extruderen tot films van voldoende kwaliteit voor gebruik. We tonen hier dat dit kan worden opgelost door mengen crambe een beter extrudeerbaar eiwitten zoals tarwegluten. Voor de beste kwaliteit, hebben de extrudaten te geperst in een afzonderlijke stap na extrusie. Het wordt getoond hier dat extrusie werkt op een kleinere schaal, en upscaling waarschijnlijk veeleisender te zijn. Extrusie, samen met het spuitgieten, zijn de most belangrijke commerciële werkwijzen voor het produceren van kunststoffen. Om bestaande conventionele kunststoffen vervangen, is het noodzakelijk dat het proteïnemateriaal kan worden geproduceerd met dezelfde technieken 14-16. We tonen hier dat het mogelijk is crambe oliezadenmeel extruderen met behulp van tarwegluten. Mogelijke toepassingen zijn onder meer verpakkingen en applicaties voor diverse geëxtrudeerde profielen (bijvoorbeeld, staven en cilinders). We het meest kritische stap bij de bereiding van de monsters aan de extrusie stap. De uiteindelijke kwaliteit van de films hing sterk op de extrusieparameters en de eigenschappen van het materiaal voorafgaand aan extrusie.

Bij het upgraden van een materiaal van een lage waarde op een hogere waarde, moeten twee belangrijke problemen die moeten worden overwogen: de aard van de potentiële end-product (en) en de vereiste eigenschappen. Dit onderzoek is gericht op de extrusie van op eiwit gebaseerde kunststoffen voor potentieel gebruik in verpakkingen voor twee redenen. De onderhavige verscheidenheid aan pakketten is uitgebreid, maar het verzoek om hernieuwbare en biologisch afbreekbare goedkope verpakkingsmateriaal snel in de afgelopen tien jaar. Deze trend lijkt zich voort te zetten, aangezien de meeste merkeigenaren en wetgevers zijn op zoek naar mogelijkheden om kunststoffen uit petroleum 1 te creëren. De vereiste materiaaleigenschappen voor verpakking, in veel gevallen, zwaarder dan andere kunststof. Indien echter een succesvol materiaal wordt verkregen, de potentiële markt is zeer groot. Verpakkingsmateriaal moet aan een aantal criteria voldoen geschikt. De exacte criteria verschillen afhankelijk van het type verpakking, het vullen / afdichtingssystemen, transport, de opslag, de inhoud, het uiterlijk, product design, enz. Al deze parameters dient door een verpakking ontwikkelaar worden beschouwd, maar alles kan niet de hoogste prioriteit in een keer bij de inleiding van de ontwikkeling van een nieuwe en onontgonnen materiaal. De woningen in focus voor deze studie waren de mechanische en barrière-optredens. Extrusie verwerkingsmethode gekozen om twee redenen: extrusie is een veel voorkomende en efficiënte werkwijze voor het vervaardigen verpakkingen plastics en in het algemeen geen oplosmiddel omvatten, zoals in oplossing gieten. Dus geen droogstap nodig aan het einde van het proces 2. Tarwegluten is ook een zijstroom materiaal afkomstig van een zetmeel product 3. Het heeft potentieel als een plastiek in een aantal studies aangetoond. Ondanks dit, een aantal uitdagingen blijven 4. Crambe abyssinica is een interessant oliezaadplant doordat het geen voedselbron en kunnen worden gekweekt in diverse agronomic voorwaarden 5,6. Zoals met tarwegluten, Crambe eiwit een bijproduct, in dit geval, van olieproductie. Het wordt verkregen als een ontvet crambe maaltijd, met proteïne als belangrijkste component. Het bevat ook een aanzienlijke hoeveelheid stikstof-vrije extracten, zoals koolhydraten en vezels 7,8. De maaltijd is relatief slechte cohesieve eigenschappen en moet worden gemengd met een materiaal van hogere cohesie. In deze studie wordt tarwegluten als een ondersteunend additief aan de crambe maaltijd. Om de taaiheid / rekbaarheid van het proteïnemateriaal te verbeteren, wordt een weekmaker gewoonlijk gebruikt als additief voor. In deze studie wordt glycerol gebruikt, dat een bijproduct van de plantaardige olie industrie (bijvoorbeeld raapzaad methylester brandstoffen) en gemakkelijk verkrijgbaar tegen lage kosten 9. Ureum, ook verlengd, wordt gebruikt als denaturerende om het extrudaat de juiste samenhang 2,10,11 geven. Het kan ook werken als een weekmaker. hernieuwbare materialen, Vooral die, welke rechtstreeks uit de natuur gebruikt zonder zuivering, modificatie of chemische synthese, zijn in de meeste gevallen niet geschikt voor hoge-temperatuurbehandeling. De uitdaging is om geschikte procesparameters en samenstellingen die leiden tot een extrudaat met eigenschappen die kan concurreren met producten uit aardolie vinden. Dit onderzoek richt zich op de karakterisering van de mechanische en de barrière-eigenschappen van een nieuwe bio-based materiaal vervaardigd uit Crambe maaltijd verwerkt met verschillende additieven en in verschillende omstandigheden 12. De volledige details van de mechanische en zuurstof barrière functies zijn te vinden in Rasel et al. 12.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="889">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<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 height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Wheat gluten</td>
			<td>Lantm&#228;nnen Reppe AB</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>It contains 77 % (w/w) gluten, 8.1 % (w/w) starch and 1.34 % (w/w) fat.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Glycerol</td>
			<td>Karlshamn Tefac AB</td>
			<td style="width:119px;">99.5 % purity</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Urea</td>
			<td style="width:169px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">purity &#8805; 99.5 %</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">The dough&#160;</td>
			<td style="width:169px;"></td>
			<td style="width:119px;"></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 height="21">
			<td colspan="2" height="21" style="height:21px;">Round, fine meshed stainless steel kitchen sieve</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Sieve the crambe meal</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Rotary ball mill</td>
			<td>Pascal Engineering</td>
			<td style="width:119px;"></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 mm.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Mortar and pestle</td>
			<td style="width:169px;"></td>
			<td></td>
			<td>Grinding urea</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Kitchen machine Cloer 660</td>
			<td>Cloer</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Blending crambe and wheat gluten</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Twin-screw extruder Type LTE20-48</td>
			<td style="width:169px;">Labtech Engineering LTD</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Compounding and film extrusion</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Flat sheet die</td>
			<td style="width:169px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Produce extruded flat films with a cross-section of 45 mm x 0,7 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Air Cooling Conveyor Unit type LAC-2.6</td>
			<td>Labtech Engineering LTD</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used in the extrusion</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Pelletizer Type LZ-120</td>
			<td>Labtech Engineering LTD</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Making pellets</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polystat 200T Hot Press&#160;</td>
			<td>Servitec Machine GmbH</td>
			<td style="width:119px;"></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.

De gecombineerde materialen (60 gew% crambe maaltijd en 40 gew% tarwegluten) tot een taaie deeg na de eerste mengprocedure. Het materiaal werd rustte voor een paar minuten voordat de eerste extrusie. De deeg had een te hoge viscositeit kunnen in de extruder vultrechter toe te voeren op regelmatige wijze. Daarom werd gevoed stuk-voor-stuk direct in de schroef. De schroeven hebben een constante snelheid, en de resulterende film extrudaat een voortdurende en hadden een optisch glad oppervlak. Een voorbeeld van een geëxtrudeerde film wordt in figuur 1. De matrijs druk en temperatuur bleken de twee belangrijkste parameters verwerkingen controleren om homogene en gladde film extrudaten verkregen. Een te lage matrijstemperatuur, meestal onder 110 ° C, resulteerde niet in continue film extrudaten, terwijl een temperatuur boven 130 ° C resulteerde in the vorming van luchtbellen in het materiaal. De meest geschikte matrijstemperatuur homogene en gladde film te verkrijgen bleek ongeveer 125 ° C. Om een ​​zo homogeen extrudaten te krijgen, werd een tweestapswerkwijze voordelig gebleken, wanneer in de eerste stap werden strengen bij lagere temperatuur (meestal 85 ° C) en gepelletiseerd geëxtrudeerd worden. De pellets werden vervolgens aan de vultrechter van de tweede extrusiestap. Wanneer het ureumgehalte verlaagd 15-10 gew% 12, de samenhang van het deeg aanzienlijk verminderd, wat resulteert in een poederachtig materiaal; geen continue film kan worden geëxtrudeerd 12. Toen de glycerol concentratie werd verlaagd (met een behouden 15 gew% ureum), werd het deeg gevonden brozer zijn en het ureum niet volledig oplossen in de glycerol. Ook kan een aanzienlijkhogere sterven druk was nodig om homogene films te krijgen. Echter, deze films gevonden dat gladder en homogener dan die met een hoger gehalte glycerol. Bij verhoging van de crambe maaltijd poeder concentratie en het verlagen van de concentratie tarwegluten, de geëxtrudeerde folies verscheen donkerder, maar ook gladder en homogener 5. Het voeden snelheid kan ook worden verhoogd 12. Het nadeel was dat de films waren slechts gedeeltelijk continu, en film breuken verscheen een paar meter afstand van elkaar. Echter, bij het verhogen van de matrijstemperatuur ongeveer 130 ° C, continu films konden worden bereid, zij het met enige 12 verkleuringen. Persvormen zonder kader gaf dunne (dikte 0,1-0,2 mm) films die zeer flexibel en doorzichtig waren (figuur 2). <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; Afhankelijk van de extrudaten werden gemaakt en wat ze bevatten, de stijfheid varieerde 4,9-5,6 MPa en 0,3-0,7 MPa kracht uit, terwijl de rekbaarheid varieerde van 7 tot 16% 12. De overeenkomstige waarden voor de extrudaten na persvormen waren 6,4-15,0 MPa, 0,3-1,1 MPa, en 8-19% 5. Details van de mechanische metingen worden besproken in referentie 12. 64 mm lange halter specimens waren treksterkte getest volgens ASTM D882-02 bij 23 ± 1 ° C en 50 ± 1% RV, met een treksnelheid van 10 mm / min. Figuur 3 toont het belang van het extruderen Crambe onder toevoeging van tarwegluten. De sterkte en de uitbreidbaarheid bijzonder, bij afnemende tarwegluten inhoud. De zuurstofpermeabiliteit varieerde 17-39 cm 3 mm / (m 2 dag atm), afhankelijk van de samenstelling en of een persvorm stap (met een frame) niet gebruikt of niet. Figuur 1: geëxtrudeerde materiaal. Geëxtrudeerde folie onder toepassing van een matrijstemperatuur van 130 ° C. Bevat 35,7 gew% crambe, 23,8 gew% tarwegluten, 25,5 gew% glycerol en 15 gew% ureum. De breedte van de film 44 mm. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54770/54770fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/54770/54770fig2.jpg" /> Figuur 2:-compressie gevormde films. Geëxtrudeerde materiaal geperst, zonder lijst, in dunne, doorzichtige films met behulp van een 130 ° C druk temperatuur bij 75 bar gedurende 10 min. De vlakke en gerimpelde films zijn van hetzelfde materiaal. De breedte van de linker film ~ 17 mm. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54770/54770fig2large.jpg" target="_blank">klik op</a>hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken. <img alt="figuur 3" src="/files/ftp_upload/54770/54770fig3.jpg" /> Figuur 3: Mechanische eigenschappen als functie van crambe inhoud. Maximale spanning (gevulde cirkels) en rek bij maximale spanning (open cirkels) als functie van Crambe gehalte in de crambe / tarwegluten mengsel. De fout balken geven de standaard afwijkingen. Maximale spanning werd verkregen van de maximale kracht per uitgangsmonster dwarsdoorsnede van het smalle gedeelte van de halter monster (smal profiel: 16 mm lang en 4 mm breed). De lage-temperatuurprofiel werd toegepast met een initiële matrijstemperatuur van 125 ° C en een zone 11 temperatuur van 115 ° C. De schroef snelheid was 30 rpm, en de extrusie werd uitgevoerd zonder voorafgaande pelletisering. Gegevens verkregen uit referentie 12. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54770/54770fig3large.jpg" target="_blank">Klik op haar</a>e voor een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Watch this Scientific Journal Video about Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends at JoVE.com

Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends

De zijstroom van plantaardige olie productie van Crambe abyssinica heeft een beperkte waarde. Het doel van deze studie was werkwijzen voor het extruderen materialen op basis van deze zijstroom vinden, waaruit blijkt dat producten met een hogere waarde kan worden geproduceerd. De extrudaten bleken veelbelovende eigenschappen.

Filmextrusie van<em&gt; Crambe abyssinica</em&gt; / Tarwegluten 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 ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends

A Chitosan Based, Laser Activated Thin Film Surgical Adhesive, 'SurgiLux': Preparation and Demonstration

Een Chitosan Based, Laser Geactiveerde Thin Film Chirurgische lijm, &#39;SurgiLux&#39;: Voorbereiding en demonstratie

Sutures are a 4,000 year old technology that remain the 'gold-standard' for wound closure by virtue of their repair strength (~100 KPa). However, sutures ...

Silk Film Culture System for in vitro Analysis and Biomaterial Design

Silk Film Culture System for in vitro Analysis and Biomaterial Design

Silk Film Culture-systeem voor In vitro Analyse en biomateriaal Ontwerp

Silk films are promising protein-based biomaterials that can be fabricated with high fidelity and economically within a research laboratory environment ...

Combinatorial Synthesis of and High-throughput Protein Release from Polymer Film and Nanoparticle Libraries

Combinatoriële Synthese van en high-throughput eiwit Op de markt van Polymer Film en Nanodeeltje bibliotheken

Polyanhydrides are a class of biomaterials with excellent biocompatibility and drug delivery capabilities. While they have been studied extensively with ...

High-throughput Synthesis of Carbohydrates and Functionalization of Polyanhydride Nanoparticles

High-throughput synthese van koolhydraten en functionalisering van polyanhydride Nanodeeltjes

Transdisciplinary approaches involving areas such as material design, nanotechnology, chemistry, and immunology have to be utilized to rationally design ...

Constant Pressure-controlled Extrusion Method for the Preparation of Nano-sized Lipid Vesicles

Constant Pressure-gecontroleerde Extrusie werkwijze voor de bereiding van Nano-sized lipide bolletjes

Liposomes are artificially prepared vesicles consisting of natural and synthetic phospholipids that are widely used as a cell membrane mimicking platform ...

Automated Lipid Bilayer Membrane Formation Using a Polydimethylsiloxane Thin Film

Geautomatiseerde lipidebilaagmembraan Vorming Met behulp van een Polydimethylsiloxane Thin Film

An artificial lipid bilayer, or black lipid membrane (BLM), is a powerful tool for studying ion channels and protein interactions, as well as for ...

Fabricating Degradable Thermoresponsive Hydrogels on Multiple Length Scales via Reactive Extrusion, Microfluidics, Self-assembly, and Electrospinning

Fabriceren van afbreekbaar Thermoresponsive Hydrogels op meerdere lengte schalen via reactieve extrusie, Microfluidics, zelf-assemblage en Electrospinning

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), ...

Synthesis of Cationized Magnetoferritin for Ultra-fast Magnetization of Cells

Synthese van gekationiseerde Magnetoferritin voor ultrasnelle magnetisatie van Cells

Many important biomedical applications, such as cell imaging and remote manipulation, can be achieved by labeling cells with superparamagnetic iron oxide ...

Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation

Droge Film elektrochemische Microfluidic Biosensor fotoresist gebaseerde Platform: Apparaat Fabrication, On-chip Assay voorbereiding en werking van het systeem

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An ...