مقدمه‌ای بر کنترل غیرخطی

مقدمه‌ای بر کنترل غیرخطی

 

مقدمه

در دنیای واقعی بسیاری از سیستم­های فیزیکی غیرخطی هستند و یک سیستم کنترل باید بتواند بر این خاصیت غیرخطی غلبه کند.
دلایل استفاده از کنترل کننده های غیرخطی عبارت است از :

 

• • تعدیل سیستمهای کنترل موجود

 

بعضی از سیستمهای کنترل خطی براین اساس طراحی شده اند که تغییرات ورودی حول نقطه کار بسیار کوچک است. اما در عمل چون سیستم ذاتاً غیرخطی عمل می کند و امکان دارد تغییرات ورودی حول نقطۀ کار بزرگ باشد لذا احتمال ناپایداری کنترل کننده خطی سیستم بسیار زیاد است.

 

• • آنالیز عوامل غیرخطی شدید

 

در بعضی از سیستمهای کنترل عوامل غیرخطی وجود دارد که بواسطه طبیعت غیرپیوسته آنها امکان هیچ گونه تقریب خطی وجود ندارد. این عوامل غیرخطی شدید معمولاً شامل یکی از موارد اصطکاک کولمبی، اشباع، ناحیه مرده، backlash و هیسترزیس می باشد.

 

• • وارد نمودن عدم قطعیت های مدل در طراحی

 

در طراحی سیستمهای کنترل خطی، لازم است که فرض کنیم پارامترهای مدل سیستم به گونه ای معقول شناخته شده هستند. اما خیلی از مسائل کنترلی در مدل پارامتریک سیستم دارای یک سری عدم قطعیت هستند.

 

• • سادگی در طراحی

 

در بسیاری از مواقع، یک کنترل کننده غیرخطی که خوب طراحی شده بود میتواند نسبت به کنترل کننده خطی نظیرش بسیار ساده تر نیز باشد.
معمولاً عوامل غیرخطی به دو دسته ذاتی و قراردادی تقسیم بندی می شوند.
عوامل ذاتی آن دسته از عوامل هستند که به طور طبیعی جزء سیستم می باشند و اصطلاحاً به طور سخت افزاری در ذات سیستم واقع شده اند همچون اصطکاک کولمبی بین دو سطح، هیسترزیس، اشباع و backlash. عوامل غیرخطی قراردادی به طور مصنوعی توسط طراح به سیستم اعمال می گردد. قوانین کنترل غیرخطی قراردادی، همچون قوانین کنترل تطبیقی و قوانین کنترل بهینه Bang-Bang جزء دسته مواردی هستند که به سیستم کنترل اعمال می‌گردند تا عملکرد سیستم را بهبود بخشد [۳۲].

سیستم غیرخطی

سیستمی که اصل جمع آثار در مورد آن صادق نباشد، سیستم غیرخطی نامیده می‌شود و معمولاً به صورت زیر نمایش داده می‌شود.
که در رابطۀ فوق:
بردار کنترل ورودی، تابع بردار غیرخطی، بردار حالت، و n تعداد حالات یا مرتبۀ سیستم است.

تئوری پایداری لیاپانوف

در بین خواص مختلف سیستم‌های کنترل، اولین و مهم‌ترین آن‌ ها، مسئله پایداری می‌باشد.
در هر سیستم کنترل چه خطی و چه غیرخطی، بررسی مسئله پایداری بسیار حائز اهمیت بوده و بایستی به دقت مورد مطالعه قرار گیرد.
با این تفاوت عمده که در مورد سیستم‌های خطی، پایداری برای کل سیستم تعریف می شود و در سیستم‌های غیرخطی، پایداری نقطه تعادل مورد بررسی قرار می‌گیرد و در ضمن این امکان وجود دارد که سیستمی غیرخطی بازاء شرط اولیه‌ای پایدار و بازاء ورودی خاصی ناپایدار باشد.
هدف اصلی از این بخش، ارائه تئوری پایداری لیاپانوف و کاربرد آن در آنالیز و طراحی سیستم‌های غیرخطی می باشد.
قبل از پرداختن به تعاریف پایداری برحسب لیاپائوف مجبوریم به چند تعریف بپردازیم:

سیستم وابسته به زمان^[۸]

سیستم را وابسته به زمان گویند، اگر تابع f به زمان وابسته باشد.
طبیعت متغیر با زمان بودن سیستم‌های کنترل یا به ذات پروسه سیستم مربوط می باشد و یا به قانون کنترلی سیستم.
یک پروسه متغیر با زمان همراه با دینامیک را در نظر بگیرید. اگر کنترل کننده این سیستم به زمان وابسته باشد مثلاً آنگاه سیستم f متغیر با زمان نامیده می‌شود.

تفاوت اصلی بین سیستمهای متغیر با زمان و نامتغیر با زمان

مسیر حالت در سیستم‌های نامتغیر با زمان مستقل از زمان اولیه می باشد با آنکه در سیستم‌های متغیر با زمان اصلاً اینطور نیست. اختلاف فوق ما را ملزم می‌کند که در تعریف مفهوم پایداری برای سیستم‌های متغیر با زمان، زمان اولیه مطلقاً تاثیر گذار است و به همین دلیل آنالیز سیستم‌های متغیر بازمان بسیار پیچیده تر از سیستم‌های نامتغیر با زمان است.

مفهوم پایداری به بیان لیاپانوف

حالت تعادل x=0 را پایدار گوییم اگر برای هر ، وجود داشته باشد به نحوی که اگر، آنگاه برای تمام زمان‌های داشته باشیم . در غیر این صورت سیستم را به بیان لیاپانوف ناپایدار گویند.
تعریف پایداری فوق که بنام پایداری براساس مفهوم لیاپانوف نیز نامیده می‌شود به این معنی است که برای یک سیستم پایدار که شروع کار سیستم بسیار نزدیک به مبداء باشد آنگاه مسیر حالت سیستم نیز به مبداء بسیار نزدیک خواهد بود. اگر بخواهیم کلاسیک‌تر صحبت کرده باشیم می‌توان گفت که تعریف فوق بیان می دارد که مبداء در یک سیستم غیر خطی پایدار است اگر مسیر حالت شروع شده از هر نقطه دلخواه نزدیک به مبدأ و با گذشت زمان از ناحیه کروی گون به شعاع R خارج نگردد.
شکل ‏۲٫۱- مفهوم پایداری لیپانوف
در این بخش مفاهیم مختلف پایداری از جمله پایداری مجانبی^[۹]، پایداری نمائی^[۱۰]، پایداری مجانبی مطلق^[۱۱] را برای سیستم های نامتغیر با زمان ارائه خواهیم داد.

تعریف پایداری مجانبی

نقطه تعادل صفر را پایدار مجانبی می گوئیم اگر اولاً پایدار باشد (در مفهوم لیاپانوف) و ثانیاً اگر بازاء هر ، کوچکتر از r باشد، آنگاه زمانی که میل می‌کند، میل کند.

تعریف پایداری نمائی

نقطه تعادل صفر را پایدار نمائی می‌گویند اگر اعداد مثبت به نحوی وجود داشته باشند که:
باید توجه داشت که پایداری نمائی الزاماً پایداری مجانبی را نتیجه می‌دهد اما عکس این مطلب صادق نیست.

تعریف پایداری مطلق

اگر پایداری مجانبی یا نمائی در یک سیستم به ازای هر شرط اولیه‌ای برقرار باشد آنگاه خواهیم گفت که نقطه تعادل به طور همه جانبه پایدار مجانبی یا نمائی است.

لی وهمکارانش (۱۹۹۴)^[۱۲۰] تلاش می‌کنند تا به بررسی عواملی که به موفق و شکست در توسعه محصول در کشور کره بپردازند. مدل آن‌ ها برای این کار مدلی است که چهار عامل قهرمان محصول، پشتیبانی مدیران بالای سازمان، وجود منابع و اطلاعات را در موفقیت تکنیکی مؤثر داند درحالی‌که به نگاه می‌کند. آن‌ ها با بررسی میزان رادیکال بودن نوآوری تکنیکی به‌عنوان یک احتمال (Contingency) پروژه‌های توسعه محصول انجام‌شده در آزمایشگاه های کره به بررسی و شفاف سازی تأثیر هریک از این عوامل می‌پردازند. نتایج تحقیق آن‌ ها نشان می‌دهد رادیکال بودن نوآوری در این رابطه تأثیری ندارد. جمع‌ آوری. اطلاعات در مرحله طراحی ایده در دو نوع نوآوری رابطه ای با موفقیت ندارد (لی و همکاران، ۱۹۹۴).

منتایا و کلانتون (۱۹۹۴)^[۱۲۱] با توجه به این نکته که تحقیقات متغیر های زیادی را درعملکرد محصولات جدید تاثیر گذار نشان می‌دهند، سعی می‌کنند تا با تحلیل و مقایسه کلی پژوهش‌های قبلی و با کمک تحلیل‌های آماری پیچیده به یک جمع بندی و نتیجه کلی برسند.
آن‌ ها بیان می‌کنند که پژوهش‌های زیادی در باره عوامل تاثیر گذار در عملکرد توسعه محصول شده است که معمولاً شامل عواملی مانند استراتژی، فرایند توسعه، عوامل سازمانی و محیطی می‌روند. نکته آنجاست که مقایسه این تحقیقات به دلیل وجود تفاوت در روش تحقیق و متغیرها و مسائل دیگر ممکن نیست (منتایا ویس و کلانتون، ۱۹۹۴).
آن‌ ها پژوهش‌های گذشته خود را به سه بخش تقسیم می کرند. تحقیقاتی که روی موفقیت تمرکز دارند، تحقیقاتی که روی شکست متمرکزاند و آنهایی که روی عوامل تمایز محصولات موفق و شکست خورده تمرکز دارند. این تحقیقات سه گانه باعث شناسایی مقدار زیادی متغیر شده‌اند که عملکرد محصول را شکل می‌دهند (منتایا ویس و کلانتون، ۱۹۹۴).
در این نوع تحقیقات معمولاً متغیر وابسته، عملکرد محصول جدید در نظر گرفته می‌شود، اما هر پژوهش به این تغیر متفاوت نگاه می‌کند. این دو پژوهشگر متغیر وابسته مورد نظر تحقیقات گذشته را به سه بخش تقسیم می‌کنند:

 

1. 1. موفقیت در اهداف مالی

 

1. 1. موفقیت در اهداف بازاریابی و سهم از بازار

 

1. 1. موفقیت در رسیدن به اهداف تکنولژیکی

 

این پژوهش گران برای مشخص کردن (متغیر مستقل (عوامل تعیین کننده یک لیست از عوامل شناسایی شده در تحقیقات پیشین تهیه کرده و با کمی تغییرات هجده عامل که در چهار شاخه قرار می‌گیرند را به شکل یک مدل ارائه می‌کند. در این جا به توضیح این مدل می پردازیم.
عوامل استراتژیک

 

• • برتری محصول

 

• • محصول نسبت به محصولات رقیب

 

• • هم افزایی بازاریابی

 

• • خدمات مشتریان

 

• • هم افزایی تکنولوژیکی

 

• • استراتژی

 

• • منابع سازمان

 

• • پتانسیل بازار

 

• • رقابت بازار

 

• • محیط

 

عوامل فرایند توسعه

 

• • پروتوکل

 

• • مهارت در فعالیت‌های قبل از توسعه

 

• • مهارت در فعالیت‌های مربوط به بازار

 

• • مهارت در فعالیت‌های فنی

 

• • پشتیبانی، کنترل و مهارت مدیران عالی

 

• • سرعت رسیدن به بازار

 

• • هزینه‌ها

 

• • تحلیل مالی

 

• • ارتباط داخلی و خارجی

 

• • عوامل سازمانی

 

در آخر هم با نشان دادن عواملی که بیشترین تاثیر رادارند و توجه بیشتری به آن‌ ها باید معطوف شود بحث خود را به پایان رسانده است (منتایا ویس و کلانتون، ۱۹۹۴).
به اعتقاد یپ^[۱۲۲] (۱۹۹۴) بررسی درباره عوامل موفقیت و شکست محصول جدید در سازمان‌های کارآفرینانه با تکنولوژی بالا یافته های متفاوتی به همراه داشته است. تحقیق او نشان می‌دهد که این سازمان‌ها برای حداکثر کردن موفقیت خود باید نسبت به سازمان‌های بزرگ استراتژی های متفاوتی را به کار بگیرند. او درباره موفقیت سازمان‌های کوچک در ارائه محصول جدید به نکات دقیقی اشاره می‌کند.
در آخر او نتیجه می‌گیرند که

 

1. 1. انتخاب پروژه‌هایی که هم افزایی بالایی دارند

 

1. 1. . توسعه محصولاتی که رقابت کمتری دارند

 

1. 1. . استفاده از منابع باکیفیت

 

1. 1. ارتباط میان بخشها در سازمان

 

1. 1. درگیری مدیران بالای سازمان.

 

1. 1. داشتن محصولات قهرمان

 

1. 1. . انتخاب نکردن تکنولوژی هایی که نیاز به تغییر رفتار صرف کننده دارند. باعث افزایش نرخ موفقیت در سازمان‌ها می‌روند (یپ و سودر، ۱۹۹۴).

 

پری (۱۹۹۴) برای بررسی تعمیم پذیری یافته های کوپر (۱۹۷۹)، پری و سانگ اقدام به نظرسنجی از ۱۲۹ مدیر در کشور چین می‌کنند. تحلیل آن‌ ها در مقاله سال ۱۹۹۴ نشان می‌دهد که داشتن برتری در محصول و اطلاع از بازار با موفقیت محصول جدید همبستگی بالایی دارند که این با نتایج یافته های قبلی همخوانی دارد. البته چندین فاکتور که در مطالعات کوپر همبستگی از خود نشان ندادند در مطالعات چین از همبستگی برخوردار بودند. این عوامل عبارت‌اند از:

 

• میزان فعالیت‌های رقابتی

۶- سوره ی بقره، آیه۳۱. ↑
۱- سوره ی اسراء، آیه۷۰. ↑
۲- مرصادالعباد، صص۱۹۷- ۱۹۵. ↑
۳- فرهنگ اصطلاحات و تعبیرات عرفانی، ص۳۸۷. ↑
۴- دکتر ستاری ، جلال، عشق صوفیانه، صص۱۶۹- ۱۶۸. ↑
۵- فرهنگ فارسی (یک جلدی)، ص۴۶۴. ↑
۶- مفاتیح الاعجاز فی شرح گلشن راز، ص۴۷۳. ↑
۱- فرهنگ اصطلاحات و تعبیرات عرفانی، ص۳۹۳. ↑
۲- مفاتیح الاعجاز فی شرح گلشن راز، ص۱۱۲. ↑
۳- کیمیای سعادت، ج۲، ص۷۲. ↑
۱- کیمیای سعادت، ج۲، ص۱۳۳. ↑
۲- همان، ص۱۳۴. ↑
۳- همان، صص۱۴۱- ۱۳۴. ↑
۴- مرصادالعباد، ص۳۱۱. ↑
۵- احادیث مثنوی، ص۳۵۸. ↑
۱- سوره ی بقره، آیه۲۶۱. ↑
۲- سوره ی زمر، آیه۱۰. ↑
۶- مرصادالعباد، ص۱۱۱. ↑
۴- همان، ص۱۰۹. ↑
۵- همان، صص۱۳۳- ۱۳۲. ↑
۱- نهج البلاغه، ص۳۵۰. ↑
۲- احادیث مثنوی، ص۴۸. ↑
۳- سوره ی عنکبوت، آیه۵۴. ↑
۴- مفاتیح الاعجازفی شرح گلشن راز، ص۱۱۳. ↑
۱- شرح اصطلاحات تصوف، ج ۵، ص۲۷۹. ↑
۲- همان، صص۲۸۱- ۲۷۹. ↑
۳- فرهنگ اصطلاحات و تعبیرات عرفانی، ص۳۹۶. ↑
۱- مفاتیح الاعجاز فی شرح گلشن راز، ص۵۶۵. ↑
۲- فرهنگ اصطلاحات و تعبیرات عرفانی، صص۳۹۸- ۳۹۷. ↑
۳- مفاتیح الاعجاز فی شرح گلشن راز، ص۱۰۴. ↑
۴- فرهنگ اصطلاحات و تعبیرات عرفانی، ص۳۹۸ . ↑
۱- ترجمه ی رساله ی قشیریه، ص۱۱۴. ↑
۲- سوره ی مرسلات، آیه ی ۴۳. ↑
۳- سوره ی دخان، آیه ۴۹. ↑
۴- سوره ی قمر، آیه ۴۸. ↑
۵- کشف المحجوب، ص۵۰۸. ↑
۱- شرح منازل السائرین، صص۲۴۲- ۲۴۱ . ↑
۲- ترجمه ی رساله ی قشیریه، صص۲۰۰- ۱۹۸. ↑
۱- کیمیای سعادت، ج۲، ص۳۸۵. ↑
۲- سوره ی یوسف، آیه ۱۳. ↑
۳- کیمیای سعادت، ج۲، صص۳۸۶- ۳۸۵. ↑
۴- فرهنگ اصطلاحات و تعبیرات عرفانی، ص۴۰۹ . ↑
۵- صد میدان، صص۴۱- ۴۰. ↑
۱- سوره ی مریم، آیه۹۴ . ↑
۲- سوره ی قصص، آیه۸۸. ↑
۳- سوره ی طه، آیه۵. ↑
۴- مرصادالعباد، صص۱۸۹- ۱۸۸. ↑
۵- صوفیسم و تائوئیسم، ص۱۳۹. ↑
۱- مفاتیح الاعجاز فی شرح گلشن راز، ص۴۶۶. ↑
۲- همان، صص۴۹۴ و۴۶۷ . ↑
۳- تصوّف و ادبیّات تصوّف، ص۲۰۰. ↑
۴- مفاتیح الاعجاز فی شرح گلشن راز، ص۶۵۵ ؛ به نقل از حلیه الاولیاء، ج ۱۰، ص۲۴۵. ↑
۱- سوره ی انسان، آیه۳۰. ↑

عنوان صفحه
شکل 3-1 دیسپرسیون نشاسته………………………………………………………………………………………………………35
شکل 3-2 نمونه فیلم های کنترل، 10، 20 و 30 درصد اسانس مرزه حین اندازه گیری WVP……………..38
شکل 3-3 نمونه فیلم های کنترل، 10، 20 و 30 درصد اسانس مرزه حین اندازه گیری حلالیت……………38
شکل 3-4 نمونه فیلم های کنترل، 10، 20 و 30 درصد اسانس مرزه حین اندازه گیری WAC…………….39
شکل 3-5 کشت سوش میکروبی استافیلوکوکوس اورئوس پلیت مربوط به آن…………………………………….40
شکل 4-1 رنگ فیلم­های نشاسته سیب زمینی با غلظت های مختلف اسانس مرزه ………………………………42
شکل 4-2 اثر اسانس مرزه بر سنتیک رشد میکروبی (استافیلو کوکوس اورئوس) در فیلم­های نشاسته سیب زمینی…………………………………………………………………………………………………………………………………………52
شکل 4-3 دستگاه اسپکترفوتومتر جهت قرائت میزان جذب نمونه ها…………………………………………………52
چكيده
در این کار پژوهشی تولید و ارزیابی ویژگی های فیلم­های خوراکی بر پایه نشاسته سیب زمینی حاوی اسانس مرزه مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور­ اسانس مرزه در نسبت­های مختلف (0%، 10%، 20% و 30%) و پلاستی­سایزر40% به 3 گرم نشاسته سیب زمینی اضافه شده و فیلم­های نشاسته­ای به روش کاستینگ تحت شرایط کنترل شده تهیه شد. خواص فیزیکوشیمیایی، ممانعتی، مکانیکی و ضد میکروبی فیلم­ها تحت شرایط استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمون مکانیکی فیلم­های نشاسته سیب زمینی حاوی اسانس مرزه نشان داد که استحکام کششی و مدول یانگ کاهش و درصد کشیدگی این فیلم­ها افزایش معنی داری داشت. میزان جذب آب، محتوی رطوبت، حلالیت، میزان نفوذ پذیری به بخار آب و میزان نفوذیذیری به اکسیژن فیلم­های نشاسته سیب زمینی حاوی اسانس مرزه، با افزایش غلظت اسانس، کاهش یافت. بررسی مشخصه­های رنگی نشان داد که با افزایش غلظت شفافیت فیلم­ها کاهش و رنگ فیلم­ها رو به قرمزی و زردی افزایش داشت. اسانس تهیه شده به دلیل وجود فلاونوئیدها، و فنول دی ترپن­ها خاصیت ضد میکروبی خوبی در برابر استافیلوکوکوس اورئوس از خود نشان داد. بنابر­این می­توان از این فیلم بدست آمده در بسته بندی فعال در پوشش ­های خوراکی و بسته بندی محصولات غذایی و کشاورزی استفاده کرد.
واژگان کلیدی: فیلم خوراکی، نشاسته سیب زمینی، اسانس مرزه، خواص مکانیکی، خواص ممانعتی، خواص فیزیکوشیمیایی، استافیلوکوکوس اورئوس.
فصل اول
مقدمه

 

• • 1. 1. پیش زمینه

     

     

 

از سال 1970 مصرف پلاستیک­ها هر 4 یا 5 سال 2 برابر می­ شود. حدود 30% پلاستیک­های تولیدی یک بار مصرف هستند. میزان پلاستیک­های یک بار مصرف در آمریکا سالانه 8 میلیون تن است. همچنین بسیاری از پلاستیک­های مورد استفاده در بسته­بندی بعد از استفاده، مورد استفاده مجدد قرار نمی گیرند. علت این امر آلودگی بالای این مواد و نیاز به تمیز کردن قبل از استفاده مجدد است که به دلیل هزینه ­بر بودن، غیر اقتصادی است. بر اساس یک بررسی 28- 14% حجم کل زباله­های جامد شهری و حدود 12- 9% حجم کل زباله­های جامد و فاضلاب شهری را پلاستیک­ها تشکیل می­ دهند. از طرفی با توجه به طول عمر بالای پلاستیک­ها و تقریباً زیست تخریب پذیر نبودن این پلیمرها^[1]، دچار یک بحران زیست محیطی شده­ایم و این مشکل باید به نحوی حل گردد. یکی از راه حل­های این مشکل، سنتز و طراحی پلیمرهای زیست تخریب پذیر^[2] است (لیاقتی، 1391).
تولید بیوپلیمر­هایی^[3] که از منابع تجدیدپذیر بدست می­آیند بر خلاف پلیمر­های سنتزی که بیشتر منشأ نفتی دارند در محیط طبیعی تجزیه پذیر هستند و موجب حفظ منابع تجدید ناپذیر می­گردد. این بیوپلیمر­ها که قابلیت برگشت به طبیعت را دارند از محصولات کشاورزی بدست آمده و موجب آلودگی محیط زیست نمی­شوند و در فرایند کمپوست توسط میکروارگانیسم ها به محصولات طبیعی مانند آب، متان، دی اکسید کربن، و توده زیستی تبدیل می­شوند. پلیمر­هایی که پس از فرایند تجزیه توسط میکروارگانیسم ها ­کاملاً به محصولات طبیعی تبدیل می­شوند زیست تخریب پذیر نامیده می­شوند (قنبرزاده و همکاران، 1388). بسته بندی­های زیستی حاصل از بیوپلیمر­های خالص دارای سرعت زیست تخریب پذیری بالاتری نسبت به فیلم­های آلیاژ شده می­باشند ولی کیفیت مکانیکی و نفوذپذیری آن­ها به نسبت پایین تر است (قنبرزاده و همکاران، 1388).
فیلم­های خوراکی^[4] لایه نازکی از بیوپلیمرها هستند که برای بهبود و نگه داری بهتر مواد غذایی بر روی سطح ماده غذایی کشیده می­شوند و یا بین اجزای مواد غذایی قرار داده می­شوند. البته عمدتاٌ فیلم­ها و پوشش ­های خوراکی برای حذف بسته بندی غیر خوراکی استفاده نمی­شوند بلکه به همراه بسته بندی­های مرسوم به بهبود کیفیت و ماندگاری کمک می­ کنند و تعداد لایه­ های بسته بندی را کاهش می­ دهند و بعد از این که بسته باز شد حفاظت از غذا را ادامه می­ دهند. فیلم­های خوراکی همچنین ممکن است به عنوان لایه­ای از بسته بندی­های چند لایه مورد استفاده قرار گیرند (قنبر زاده و همکاران، 1388).

بر خلاف فیلم­ها و پوشش ­های خوراکی استفاده از فیلم­ها و پوشش ­های زیست تخریب پذیر با هدف جایگزینی کامل با مواد بسته بندی سنتزی صورت می­گیرد. فیلم­ها و پوشش ­های زیست تخریب پذیر نیز دارای قابلیت بازدارندگی مقابل رطوبت، اکسیژن، مواد طعمی، آروما و روغن بوده و کیفیت غذا یا دارو را حفظ می­ کنند. همچنین می­توان به آن­ها مواد آنتی اکسیدانی^[5] و ضدمیکروبی^[6] نیز افزود. فیلم­ها و پوشش ­های زیست تخریب پذیر ویژگی­های ظاهری مانند رنگ، جلا و شفافیت محصول را بهبود می­بخشد (قنبر زاده و همکاران، 1388).
بسته بندی خوراکی باید فاقد طعم نامطبوع، عاری از هر گونه مواد سمی، سدی در برابر آب، گازها و مواد معطر بوده و دارای ویژگی های مکانیکی مطلوب برای حمل ونقل و دستکاری فرآورده های غذایی نیز باشد (جوانمرد و بصیری، 1385). پوشش های خوراکی باید حتی الامکان خصوصیات ارگانولپتیک^[7] خنثی (روشن، شفاف، فاقد بو و مزه و…) داشته باشند و موقع خوردن حس نشوند. بهبود ظاهر سطحی پوشش و خصوصیاتی که با حس لامسه تشخیص داده می شود از جمله نیازهای ضروری می باشد. معمولاً پوشش های پلی ساکاریدی خنثی تر از پوشش های لیپیدی هستند (ایران منش، 1387). اصولاً پوشش ها باید به خراشیدگی و شکستگی مقاوم باشند و از خود انعطاف پذیری نشان دهند. خواص مکانیکی پوشش های خوراکی به نوع ماده تشکیل دهنده و علی الخصوص به پیوستگی ساختمان آن بستگی دارد. توانایی ایجاد پیوستگی به ساختمان پلیمر، طول ملکول، شکل هندسی، توزین وزن ملکولی و نوع موقعیت گروه های جانبی آن بستگی دارد، همچنین این خصوصیت به شرایط تشکیل و روش پوشش دهی وابسته است (ایران منش، 1387).
رشد فزاینده علاقه نسبت به فیلم های ساخته شده از بیوپلیمرهای طبیعی از قبیل نشاسته به عنوان یک منبع جایگزین به منظور حل پلیمرهای غیر قابل تجزیه و انهدام ضایعات شکل گرفته از پلیمرهای سنتتیک مطرح شده است. از این رو، استفاده از بیوپلیمرهای کشاورزی که از نظر زیستی به راحتی تجزیه پذیر هستند نه تنها باعث حل این مشکلات می شودبلکه به ارائه کاربرد جدیدی از تولیدات مازاد کشاورزی نیز می پردازد. به واسطه نگرانی های محیطی، ترکیب مواد نگه دارنده زیستی با فیلم هایی که از نظر زیستی تجزیه پذیر می باشند مناسب تر از ترکیب با فیلم های پلاستیکی است. بسته بندی ضد میکروبی در نسل جدید بسته بندی “فعال” در کانون توجه قرار گرفته است. بسته بندی ضد میکروبی نوعی سیستم خاص بسته بندی است که دارای توانایی کشتن یا ممانعت کنندگی فساد میکروارگانیسم های پاتوژنیک یا بیماری زا در غذاهای آلوده شده می باشد (تورهان و سهباس^[8]، 2004).
زمانی که سیستم بسته بندی نیازمند فعالیت ضد میکروبی است، این سیستم یا ماده موجود از طریق گسترش فازتأخیر^[9]و کاهش سرعت رشد یا کاهش تعداد میکروارگانیسم های زنده از رشد میکروارگانیسم ها جلوگیری می کنند. از این رو بسته بندی ضد میکروبی می تواند مدت زمان ماندگاری را افزایش دهد و بنابراین باعث بهبود کیفیت مواد غذایی شود. در بخش بسته بندی مواد غذایی، مواد بر پایه نشاسته بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند که این موضوع بیشتر به دلیل قابلیت تجزیه پذیری زیستی این ماده، قابلیت خوراکی، موجودیت گسترده به عنوان ماده خام مازاد کشاورزی، فراوانی این ماده، قابلیت تولید با هزینه پایین در مقیاس گسترده، ماده غیر آلرژی زا، سهولت استفاده و قابلیت فرایند حرارتی است (تورهان و سهباس، 2004).

 

• • 1. 1. اهمیت موضوع

     

     

 

در چند دهه اخیر میزان توجه و علاقه افراد به استفاده از بیوپلیمرهابه دلیل افزایش بیشتر آگاهی مصرف کنندگان، افزایش قیمت نفت خام، افزایش آلودگی­های زیست محیطی و تجزیه ناپذیر بودن پلیمرهای نفتی و توجه به گرمای جهانی افزایش یافته است و سبب شده تلاش­ های فراوانی در جهت تولید مواد بسته بندی با منشأ طبیعی(پروتئین، چربی و کربوهیدرات) به صورت فیلم یا پوشش صورت گیرد. اینگونه بیوپلیمرها در مقایسه با بهره گرفتن از پلاستیک­ها اثرات مخرب کمتری بر محیط زیست دارند (لیاقتی، 1391).
بیوپلیمرها نسبت به پلیمرهای سنتزی دارای مزایایی هستند که مهم­ترین آن­ها زیست تخریب پذیری وتجدید پذیری این مواد است. بازدارندگی بیوپلیمرها نسبت به گازها باعث افزایش ماندگاری محصولات تازه مثل میوه­هاوسبزی­ها می­ شود. بازدارندگی نسبت به ترکیبات فرار و روغن ها به حفظ کیفیت موادغذایی در طول عرضه و نگهداری کمک می­ کند. علاوه بر این بیوپلیمرها ترکیبات مناسبی برای حمل انواع مواد افزودنی و ضد میکروبی به حساب می­آیند که با آزادسازی کنترل شده این ترکیبات قادرند سرعت انواع فسادهای میکروبی وشیمیایی را در مواد غذایی کاهش دهند. اما با این وجود خواص مکانیکی ضعیف و نفوذ پذیری بالا نسبت به بخارآب دو عیب اصلی بیوپلیمرها محسوب می­ شود که باعث محدود شدن استفاده صنعتی از این مواد در بسته بندی می­گردد که با ورودفناوری نانو به این عرصه این مشکلات نیز برطرف شدند. فیلم­های حاصل از ترکیب نانو مواد و بیوپلیمرها و یا به اصطلاح نانو کامپوزیت­های بیوپلیمری خواص کاربردی مطلوبتری ازخود نشان می­ دهند که مهم­ترین آن­ها افزایش مقاومت مکانیکی و کاهش نفوذ پذیری نسبت به بخار آب می­باشد. افزایش بازدارندگی در برابر نفوذ گازها، افزایش کارایی فیلم در استفاده به عنوان بسته بندی فعال، افزایش مقاومت حرارتی ماده بسته بندی و ایجاد شفافیت و بهبود خواص ظاهری فیلم از دیگر مزایای نانو کامپوزیتهای بیوپلیمری می­باشد (قنبرزاده و همکاران، 1388).
دیگر دلایل استفاده از این بسته بندی های خوراکی عبارتند از: جلوگیری از انتقال رطوبت، جلوگیری از خروج ترکیبات فرار موجود در ماده غذایی، کاهش دهنده سرعت تنفس، به تاخیر انداختن تغییرات در بافت ماده غذایی، مانعی بسیار عالی در برابر عبور چربی ها و روغن ها، عبوردهی بسیار انتخابی گازهایی نظیر اکسیژن و دی اکسیدکربن (ایران منش، 1388).
فیلم­ها و پوشش ­های خوراکی می­توانند از انتقال رطوبت بین اجزاء موجود در بسته غذایی که فعالیت آبی متفاوتی دارند، ممانعت نمایند. همچنین فیلم­های بیو پلیمری وسیله ای بسیار خوب برای افزودن موادی مانند آنتی­اکسیدان­­ها، مواد ضد میکروبی، رنگ­ها و سایر مواد عملگرا هستند و اين در حالی است كه بسته بندی­های مرسوم قادر به رقابت در اين زمينه با فيلم­های خوراكی نمی باشند (ایران منش، 1388).
اما مسئله بسيار مهمی كه در اين فيلم‌ها بايد بدان توجه كرد محاسبه ميزان نفوذپذيری آنها نسبت به عبور گازهايی همچون بخار آب، اكسيژن، دی‌اكسيد كربن و اتيلن از يک سوی فيلم به طرف ديگر است. البته اين ويژگی تا اندازه زيادی به طبيعت فيلم هم بستگی دارد. فيلم‌های خوراكی يا محلول در آب هستند يا محلول در حلال. بيشتر فيلم‌های محلول در آب معمولاً نسبت به بخار آب نفوذپذيرتر هستند در حالی كه فيلم‌های محلول در حلال بهترين موانع در برابر عبور رطوبت هستند. اما در مقابل، فيلم‌های محلول در حلال نسبت به عبور اكسيژن نفوذپذيرترند (ایران منش، 1388).
برای بسیاری از کاربردهای غذایی، مهمترین ویژگی فیلم یا پوشش مقابله با انتقال رطوبت است چرا که در بسیاری از مواد غذایی سطوح خاصی از فعالیت آبی باید حفظ شود و واکنش­های مخرب شیمیایی وآنزیمی به شدت تحت تأثیر فعالیت آبی یا مقدار رطوبت است. بنابراین انتقال رطوبت در محصولات غذایی به شدت کیفیت، پایداری و ایمنی را تحت تأثیر قرار می­دهد. تغییرات در محتوای رطوبت غذا می ­تواند درون غذا و یا بین غذا و اتمسفر اطراف آن رخ دهد. رطوبت هم چنین می ­تواند به واسطه نیروهای موئینیگی و انتشار سطحی آب مهاجرت کند. سرعت انتقال رطوبت بین غذا و اطراف آن با پوشاندن کامل ماده غذایی با فیلم یا پوشش بسته بندی کاهش می­یابد (لیاقتی، 1391).
میزان رطوبت در ماده غذایی از پارامتر­های کلیدی بوده ومی­تواند نشان دهنده تازگی ماده غذایی، کنترل کننده رشد میکروبی و ایجاد کننده بافت و طعم مناسب باشد. با توجه به اینکه فیلم­های خوراکی کنترل کننده فعالیت آبی در ماده غذایی است، لذا اهمیت کاربرد آن­ها در صنعت غذا بیش از پیش آشکار می شود (ایران منش، 1388).
علاوه بر انتقال بخارآب، انتقال گازهایی مثل اکسیژن و دی اکسیدکربن مشخصاً پایداری ماده غذایی را تحت تأثیر قرار می­دهد. حالت اولیه فساد در بسیاری از مواد غذایی شامل اکسیداسیون چربی­ها، ویتامین­ها، ترکیبات معطر و رنگدانه می­باشد (لیاقتی، 1391).
افزایش و برقراری کیفیت رابطه مستقیمی با افزایش ماندگاری و بهبود ایمنی دارد. با پوشش ­های حفاظتی ماندگاری محصولات غذایی افزایش یافته و امکان آلودگی با مواد خارجی کاهش می­یابد. اخیراً تقاضا برای غذاهای فرآوری شده و تازه زیاد شده است بنابراین نیاز به محصولات غذایی با ماندگاری و ایمنی بالا احساس می­ شود. استفاده از مواد تجدید پذیر زیستی در بسته بندی غذا مهم به نظر می­رسد. چرا که آن، مصرف نهایی مواد بسته ­بندی سنتزی را کاهش می­دهد (لیاقتی، 1391).
پلیمرهای زیست تخریب­پذیر را می­توان بر اساس ترکیب شیمیایی، روش سنتز، روش فرایند، اهمیت اقتصادی، کاربرد، منشأ و …. طبقه بندی نمود. پلیمرهای زیست تخریب پذیر را بر اساس منشأ می­توان به پلیمرهای طبیعی یا بیوپلیمرها که از منابع تجدید شونده حاصل می­شوند و پلیمرهای سنتزی که از نفت خام (یک منبع غیر تجدید شونده) سنتز می­شوند، طبقه بندی نمود.
بیوپلیمرها با منشاء طبیعی را می­توان به 6 زیر گروه طبقه بندی کرد:

 

1. پلی ساکاریدها، مانند: نشاسته، سلولز، لیگنین و کیتین

• French Jr. , J. R. P. , & Raven, B. (1959). “The bases of social power”, In D. Cartwright (Ed. ), Studies in social power (pp. 150–۱۶۷). Ann Arbor: The University of Michigan Press.

 

• French Jr. , J. R. P. , & Raven, B. (1959). “The bases of social power”, In D. Cartwright (Ed. ), Studies in social power (pp. 150–۱۶۷). Ann Arbor: The University of Michigan Press.

 

• French Jr. , J. R. P. , (1956). “A formal theory of social power”, Psychological Review, 63, 181–۹۴٫

 

• Fullerton, G. (2003). When does commitment lead to loyalty?. Journal of Service Research, 5(4), 333-344.

 

• Gaski, J. F. (1984b). “The effects of discrepant power perceptions in a marketing channel”, Psychology & Marketing, 1, 45–۵۶٫

 

• Ghodeswar, Bhimrao M. (2008),“Building brand identity in competitive markets: a conceptual model” Journal of Product & Brand Management, Vol. 17 No. 1, Emerald Group Publishing Limited, pp. 4-12.

 

• Hamzaoui, L. , & Merunka, D. (2006). The impact of country of design and country of manufacture on consumer perceptions of bi-national products’ quality: an empirical model based on the concept of fit, Journal of Consumer Marketing, Vol. 23, No. 3, pp. 145-155

 

• Holbrook , M. B. , “Emotion in the Consumption Experience : Toward a New Model of the Human Consumer”, in Peterson , R A. (Ed) , The Role Affect in Consumer Behavior , Heath , Lexington , MA , pp. 17-52 , 1986

 

• Hyun, S. S. (2009). Creating a model of customer equity for chain restaurant brand formation, International Journal of Hospitality Management, Vol. 28, pp. 529-539

 

• James, D (2005). “Guilty Through Association: Brand Associations Transfer to Brand Alliame”, Journal of Consumer Marketing, 22, 14–۲۴٫

 

• Joon-Wuk Kwun, David , Oh, Haemoon, “Consumers’ Evaluation of Brand Portfolios”, International Journal of Hospitality Management, Volume 26, Issue 1, Pages 81-97 , 2007.

 

• Kapferer, J. , (2008), “The New Strategic Brand Management, Kong Page, Philadelphia and London, PP. 9-12, ISBN: 9780749450854

 

• Kapoor, Harish, Heslop, Louise A. , Brand Positivity and Competitive Effects on the Evaluation of Brand Extensions, International Journal of Research in Marketing, Volume 26, Issue 3, 2009, Pages 228-237

 

• Keller, K. L. (1993), Conceptalizing, Measuring, and Managing Customer-Based Brand Equity. Journal of Marketing, 57(1), 1-22.

 

• Keller, K. L. (2003). Strategic brand management: Building, measuring, and managing brand equity, Upper Saddle River, New Jersey, Pearson Education Inc.

 

• Keller,K. L. (2008),StrategicBrandManagement. ,Building,Measuring,and Managing Brand Equity. 3 Ed. ,New Jersey. Pearson Education International

 

• Kim, K. , and et al. , (2008), “Brand Equity in Hospital Marketing ,Journal of Business Research, Vol. 61, PP. 75-82, DOI:10. 1016/ j. jbusres. 2006. 05. 010

 

• Kim. C. K. , Han. D. , & Park. S. B. (2001). The effect of brand personality and brand identification on brand loyalty: Applying the theory of social identification, Japanese Psychological Research, Vol. 43, No. 4, pp. 195-206

 

• Kinra , N. , “The Effect of Country –of-Origin on Foreign Brand Names in the Indian Market”, Marketing Intelligence & Planning , Vol. 24 , No. 1 , pp. 15-30 , 2006.

 

• Kotler, P& et al. , (2007), “Marketing Management, Pearfon Education, PP. 256-260, ISBN: 81-317-0200-6

 

• Kotler, P. (1991). Marketing Management: Analysis, Planning and Control, 8th Edition, Englewood Cliffs, New Jersey, Prentice Hall.

 

• Landrum, R. E. , Turrisi, R. and Harless, C. (1998). University image: the assessment and modeling. Journal of Marketing for Higher Education. 9(1), 53-68

 

• Lantieri, Tara and Chiagouris , Larry, 2009,” Brand trust in an age without trust: expert opinions", Journal of Consumer Marketing,26/2 , 78–۸۶٫

 

• Lee, Y. K. , Back, K. J. , & Kim, J. Y. (2009). Family restaurant brand personality and its impact on consumer’s emotion, satisfaction, and band loyalty, Journal of Hospitality & Tourism Research, Vol. 33, No. 3, pp. 305-328

 

• Lim, W. S. , & Tan, S. J. (2009). Using brand equity to counter outsourcing opportunism: A game theoretic approach, Marketing Letter, Vol. 20, pp. 369-383

 

• Low, G. S. , & Lamb, C. W. (2000). “The Measurement and Dimensionality of Brand Associations”, Journal of Product & Brand Management, 9, 350–۶۸٫

 

• MacKenzie, S. B. , & Zaichkowsky, J. L. (1981). “An analysis of alcohol advertising using French and Raven’s theory of social influence”, Advances in Consumer Research,8, 708–۱۲٫

 

• Madden, T. J. , Fehle, F. , & Fournier, S. (2006). Brands matter: An empirical demonstration of the creation of shareholder value through branding, Journal of the Academy of Marketing Science, Vol. 34, No. 2, pp. 224- 235

 

• Mart. nez, Eva, Montaner, , Teresa , Pina , José M. , “Brand Extension Feedback: The role of advertising” , Journal of Business Research, Volume 62, Issue 3, Pages305- 313, 2009.

 

• Meller J. J. , Hansan T. , (2006), “An Empirical Examination of Brand Loyalty” Journal of Product & Brand Management, Vol. 15, No. 7, pp. 442-49.

 

• Moradi,Hadi & Zarei,Azim(2012);” Creating consumer-based brand equity for young Iranian consumers via country of origin sub-components effects";Asia pacific Journal of Marketing and Logistics,vol24,NO 3,page 394-413.

 

• Motameni, M. , & Shahrokhi, M. (1998). “Brand Equity Valuation: A Global Perspective”, Journal of Product and Brand Management, 7, 275–۹۰٫

 

• Mourad,Maha & Ennew, Christine & Kortam,Wael(2010),” Brand equity in higher education", Marketing Lntelligenece & Planning,vol. 29,No 4,pp 403-420.

 

• Oliver, R. L. , (1999),”Whence Consumer Loyalty?” Journal of Marketing, Vol. 63 ,Special Issue, pp. 33-44.

 

• Oliver, Richard L. (1999) « Whence consumer loyalty » Journal of Marketing, 63.

 

• Papadopoulos, N. , & Heslop, L. (2002). Country equity and country branding: Problems and prospects, Brand Management, Vol. 9, No. 4-5, April, pp. 294-314

 

• Pappu, R. , and et al. , (2005), “Consumer-Based Brand Equity: Improving The Measurement–Empirical Evidence, Journal of Product & Brand Management, Vol. 14, No. 3, PP. 143-154, ISSN: 1061-0421, DOI:10. 1108/10610420510601012

 

• Pappu, R. , Quester, P. G. , Cooksey, R. W. (2005). Consumer-based brand equity: improving the measurement – empirical evidence, Journal of Product & Brand Management, Vol. 14, No. 3, pp. 143-154

 

• Roth, M. S. , & Romeo, J. B. (1992). Matching product category and country image perceptions: A framework for managing country-of-origin effects, Journal of International Business Studies, Vol. 23, No. 3, pp. 477-497

 

• Rowley, J. (2005), “The Four Cs of Customer Loyalty “, Marketing Intelligence Planning,Vol. 23, No. 6, pp. 574-81.

 

• Salinas, Eva Mart. nez, Pina, José Miguel , “Brand Extension Feedback: The Role of Advertising”, Journal of Business Research, Volume 62, Issue 1,, Pages 50-60 , 2009.

 

• Schneiderman, M. (2010). NIU brand image survey excerpts from executive Summary. Division of University Relation. Derived November, 8, 2010 from http://www. niu. edu/brand/research/ExecSummarySurvey2010. pdf

 

• Schnettler, B. , Ruize, D. , Sepulveda, O. , & Sepulveda, N. (2008). Importance of the country of origin in food consumption in a developing country, Food Quality and Preference, Vol. 19, pp. 372-282

 

• Simms,C. D. and Trott,P. (2006). The perceptions of the BMW mini brand:the importance of historical associations and the development of a model. Journal of Product & Brand Management. 15 (4), 228-238.

 

• Singh j, Sirdeshmukh D. (2008). “Agency and trust mechanisms in consumer satisffaction and loyalty judgments", journal of the Academy of marketing sciece, Vol. 28, No. 1, pp. 167-200.