EA038718B1 - Biodegradable dishware production method - Google Patents

Biodegradable dishware production method Download PDF

Info

Publication number
EA038718B1
EA038718B1 EA202000161A EA202000161A EA038718B1 EA 038718 B1 EA038718 B1 EA 038718B1 EA 202000161 A EA202000161 A EA 202000161A EA 202000161 A EA202000161 A EA 202000161A EA 038718 B1 EA038718 B1 EA 038718B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
film
temperature
mixture
biodegradable
mold
Prior art date
Application number
EA202000161A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA202000161A1 (en
Inventor
Ирина Юрьевна Потороко
Артем Владимирович Малинин
Арам Валерикович Цатуров
Артем Юрьевич Сердюк
Наталья Владимировна Науменко
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)"
Publication of EA202000161A1 publication Critical patent/EA202000161A1/en
Publication of EA038718B1 publication Critical patent/EA038718B1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47GHOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
    • A47G19/00Table service
    • A47G19/02Plates, dishes or the like
    • A47G19/03Plates, dishes or the like for using only once, e.g. made of paper

Abstract

A method of biodegradable dishware production from a mixture of components, by molding said mixture in mold at heating and under pressure, wherein for mixture a powdered composition of grain extraction cake is used with a particle size from 0.2 to 3.00 mm in an amount of 95-98 wt.%, having moisture content of not more than 9%, and a ground biodegradable film in an amount of 2-5 wt.%, the latter consists of the following components, wt.%: potato starch - 4.2-5.0, sodium alginate - 0.1-0.8, glycerol - 5.0-20.0, distilled water - the rest; to obtain the film said components are thoroughly mixed, treated with ultrasound, heated in water bath to a temperature of 80-90°C, cooled to temperature of 50°C, the film is formed by irrigation on a glass surface and dried at a temperature of 20-25°C, then the obtained film is ground to a particle size of 0.01 to 3.20 mm; the powdered composition of grain cake and biodegradable film is leveled in a lower part of metal mold consisting of two parts by vibration during 0.2-0.5 min, then the mold is covered with its upper part, creating pressure by means of connection with a press 20-60 t, at a temperature of 120-160°C, then the mold is opened, pressure is reduced to atmospheric pressure and ready dishware is removed.

Description

Предполагаемое изобретение относится к одноразовой посуде и упаковочным материалам, полностью разлагающимся в естественных условиях, не нанося вреда окружающей среде и способу ее производства. Конкретнее, изобретение относится к одноразовой посуде, не содержащей в своем составе синтетических полимеров, устойчивых к агрессивным средам, таким образом, обуславливая способность изделия подвергаться биоразложению в условиях окружающей среды при компостировании.The alleged invention relates to disposable tableware and packaging materials that are completely biodegradable without harming the environment and the method of its production. More specifically, the invention relates to disposable tableware that does not contain synthetic polymers that are resistant to corrosive environments, thus making the product biodegradable under environmental conditions during composting.

Известные способы получения композиционной биоразлагаемой формованной посуды из растительного сырья, которые применяются на промышленных предприятиях подразумевают использование пшеничной соломы, отрубей, композиций из остатков сбора урожая, композиционных смесей из растительного сырья, в составе которых находится синтетический полимер. Такие способы позволяют получить изделия ограниченной применимости, с низкими эксплуатационными характеристиками, низкой способностью к биоразложению за счет присутствия в составе синтетических компонентов.Known methods of producing composite biodegradable molded dishes from plant raw materials, which are used in industrial enterprises, imply the use of wheat straw, bran, compositions from harvest residues, composite mixtures from plant materials, which contain a synthetic polymer. Such methods make it possible to obtain articles of limited applicability, with low performance characteristics, low biodegradability due to the presence of synthetic components in the composition.

Известен способ получения саморазлагающейся одноразовой посуды и способа ее производства (патент на изобретение 2309652, Саморазлагающаяся одноразовая посуда и способ ее производства, МПК A47G 19/03, B65D 65/46, C08L 97/02, опубл. 10.11.2007). Данный способ получения одноразовой посуды включает тонкое измельчение и перемешивание остатков урожая, кукурузной муки, коры шелковицы бумажной, мха, смеси муки из зерна зерновых культур при установленным мас.% соотношении компонентов. Формование смеси в изделия заданной формы и размера осуществляется при температуре 140-150°С, с использованием 500-тонного гидравлического пресса.There is a known method of producing self-decomposing disposable tableware and a method for its production (patent for invention 2309652, Self-decomposing disposable tableware and a method for its production, IPC A47G 19/03, B65D 65/46, C08L 97/02, publ. 10.11.2007). This method of producing disposable tableware includes fine grinding and mixing of crop residues, corn flour, paper mulberry bark, moss, a mixture of flour from cereal grain at a specified mass% ratio of components. The mixture is molded into products of a given shape and size at a temperature of 140-150 ° C using a 500-ton hydraulic press.

Недостатком данного способа является трудоемкость технологического процесса изготовления изделия, подбор сырьевых компонентов, трудность поддержания связующей способности при соотношении компонентов, незначительные отклонения от установленных требований отрицательно сказываются на деформационно-механических показателях, повышается срок биоразложения.The disadvantage of this method is the laboriousness of the technological process of manufacturing the product, the selection of raw components, the difficulty of maintaining the bonding capacity with the ratio of the components, minor deviations from the established requirements negatively affect the deformation-mechanical parameters, and the biodegradation period increases.

Известен способ получения биоразлагаемых формованных изделий, в частности посуды и упаковки (патент на изобретение EP 027907 В1, МПК D21J 1/00, D21J 3/00, опубл. 29.09.2017). Данный способ получения биоразлагаемых формованных изделий подразумевает использование давления водяного пара внутри составной формы для смешивание сыпучих составляющих с размером гранул от 0,01 до 2,80 мм в количестве 95-100 мас.%, содержащих более 14 мас.% воды. Помещение подготовленной смеси в специальную форму, закрытие формы и последующее одновременное воздействие на смесь температуры 120°С или выше и давления от 1 до 10 МПа.A known method of producing biodegradable molded products, in particular dishes and packaging (patent for invention EP 027907 B1, IPC D21J 1/00, D21J 3/00, publ. 09/29/2017). This method of obtaining biodegradable molded articles involves the use of water vapor pressure inside the composite mold for mixing bulk components with a granule size from 0.01 to 2.80 mm in an amount of 95-100 wt.%, Containing more than 14 wt.% Water. Placing the prepared mixture in a special mold, closing the mold and then simultaneously exposing the mixture to a temperature of 120 ° C or higher and a pressure of 1 to 10 MPa.

Недостатком данного способа является трудность контроля технологического процесса, в частности, интенсивности потока водяного пара и температуры, а отклонение данных параметров приводит к разрыву формованных изделий.The disadvantage of this method is the difficulty of controlling the technological process, in particular, the intensity of the flow of water vapor and temperature, and the deviation of these parameters leads to rupture of the molded products.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа производства композиционной биоразлагаемой формованной посуды из порошковой композиции, состоящей из измельченного зернового шрота и биоразлагаемой композиционной пленки, обладающей достаточными прочностными характеристиками, способностью к биоразложению при заданных условиях без нанесения ущерба окружающей среде.The technical objective of the present invention is to develop a method for the production of a composite biodegradable molded tableware from a powder composition consisting of crushed grain meal and a biodegradable composite film having sufficient strength characteristics and biodegradability under specified conditions without harming the environment.

Техническая задача решается за счет того, что способ производства биоразлагаемой посуды из смеси компонентов, путем формования указанной смеси в пресс-форме при нагреве и под давлением, характеризуется тем, что согласно изобретения для смеси используют порошкообразную композицию зернового шрота с размером частиц от 0,2 до 3,00 мм в количестве (95-98) мас.%, имеющую влажность не более 9%, и измельченную биоразлагаемую пленку в количестве (2-5) мас.%, последняя состоит из следующих компонентов, мас.%: картофельный крахмал - (4,2-5,0), альгинат натрия - (0,1-0,8), глицерин (5,0-20,0), дистиллированная вода - остальное; для получения пленки указанные компоненты тщательно перемешивают, обрабатывают ультазвуком, нагревают на водяной бане до температуры 80-90°С, охлаждают до температуры 50°С, производят формовку пленки методом полива на стеклянную поверхность и высушивают ее при температуре 20-25°С, затем полученную пленку измельчают до размера частиц 0,01 до 3,20 мм; порошкообразную композицию из зернового шрота и биоразлагаемой пленки разравнивают в нижней части металлической пресс-формы, состоящей из двух частей, путем вибрации в течение 0,2-0,5 мин, затем пресс-форму накрывают ее верхней частью, создают с помощью соединения с прессом давление 20-60 т, при температуре 120-160°С, затем пресс-форму приоткрывают, снижают давление до атмосферного и извлекают готовую посуду.The technical problem is solved due to the fact that the method for the production of biodegradable tableware from a mixture of components, by molding said mixture in a mold under heating and under pressure, is characterized by the fact that according to the invention, a powdery composition of grain meal with a particle size of 0.2 up to 3.00 mm in an amount of (95-98) wt%, having a moisture content of not more than 9%, and a crushed biodegradable film in an amount of (2-5) wt%, the latter consists of the following components, wt%: potato starch - (4.2-5.0), sodium alginate - (0.1-0.8), glycerin (5.0-20.0), distilled water - the rest; to obtain a film, these components are thoroughly mixed, treated with ultrasound, heated in a water bath to a temperature of 80-90 ° C, cooled to a temperature of 50 ° C, the film is formed by pouring onto a glass surface and dried at a temperature of 20-25 ° C, then the resulting film is crushed to a particle size of 0.01 to 3.20 mm; a powdery composition of grain meal and biodegradable film is leveled in the lower part of a metal mold, consisting of two parts, by vibration for 0.2-0.5 minutes, then the mold is covered with its upper part, created by connection with a press pressure of 20-60 tons, at a temperature of 120-160 ° C, then the mold is opened slightly, the pressure is reduced to atmospheric and the finished dishes are removed.

Предлагаемый способ включает помещение заданного количества указанной исходной порошковой композиции (смеси) в нижнюю часть, состоящей из двух частей, металлической пресс-формы для изготовления посуды, разравнивание ее при помощи вибрации в течение 0,2-0,5 мин в нижней части данной пресс-формы. Затем нижнюю часть формы накрывают верхней с образованием зазора между краями формы 0,3-0,5 мм, нагревают до температуры 120-160°С и с помощью гидравлического пресса прилагают давление 20-60 т, затем давление сбрасывают. Форму открывают и извлекают готовую посуду.The proposed method includes placing a predetermined amount of the specified initial powder composition (mixture) in the lower part, consisting of two parts, a metal mold for making dishes, leveling it using vibration for 0.2-0.5 minutes in the lower part of this press -forms. Then the lower part of the mold is covered with the upper one with the formation of a gap between the edges of the mold of 0.3-0.5 mm, heated to a temperature of 120-160 ° C and a pressure of 20-60 tons is applied using a hydraulic press, then the pressure is released. The mold is opened and the finished dishes are removed.

Для получения биоразлагаемой посуды используют смесь, включая порошкообразные композиции, состоящие из зернового шрота с размером частиц от 0,2 до 3,00 мм в количестве 95-98 мас.%, влажностью не более 9% и измельченную биоразлагаемую композиционную пленку, в количестве не более 2-5 мас.%, состоящую из компонентов смеси, мас.%: картофельный крахмал - (4,2-5,0), альгинат натрия - 1 038718 (0,1-0,8), глицерин - (5,0-20,0), дистиллированная вода - остальное; с последующим измельчением высушенной пленки до размера частиц от 0,01 до 3,20 мм.To obtain biodegradable tableware, a mixture is used, including powder compositions consisting of grain meal with a particle size of 0.2 to 3.00 mm in an amount of 95-98 wt%, a moisture content of not more than 9% and a crushed biodegradable composite film, in an amount not more than 2-5 wt.%, consisting of the components of the mixture, wt.%: potato starch - (4.2-5.0), sodium alginate - 1,038718 (0.1-0.8), glycerin - (5, 0-20.0), distilled water - the rest; followed by crushing the dried film to a particle size of 0.01 to 3.20 mm.

Использование смеси в данном процентном соотношении (зерновой шрот в количестве 95-98 мас.% и измельченная биоразлагаемая композиционная пленка 2-5 мас.%), позволяет получить тарелки диаметром 10-30 см с хорошо сформированными приподнятыми краями. Образцы посуды имеют ровную, плотную, ударопрочную, слегка шероховатую поверхность, не меняющую свои свойства при контакте с пищевыми продуктами.The use of the mixture in this percentage (grain meal in the amount of 95-98 wt.% And crushed biodegradable composite film 2-5 wt.%), Allows you to get plates with a diameter of 10-30 cm with well-formed raised edges. Samples of utensils have a flat, dense, shock-resistant, slightly rough surface that does not change its properties in contact with food.

Существенным отличительным признаком заявленного изобретения является то, что для производства биоразлагаемой посуды используется смесь компонентов, которая состоит из отходов пищевого производства (зерновой шрот) с размером частиц от 0,02 до 3,00 мм в количестве 95-98 мас.%, влажностью не более 9% и измельченной биоразлагаемой композиционной пленки, в количестве не более 2-5 мас.%, т.е. в целом исходная смесь не содержит синтетических материалов.An essential distinguishing feature of the claimed invention is that for the production of biodegradable tableware, a mixture of components is used, which consists of food waste (grain meal) with a particle size of 0.02 to 3.00 mm in an amount of 95-98 wt%, moisture content is not more than 9% and crushed biodegradable composite film, in an amount of not more than 2-5 wt.%, i.e. in general, the initial mixture does not contain synthetic materials.

Для получения биоразлагаемой композиционной пленки, сначала осуществляют перемешивание с помощью механической мешалки при скорости 120 об/мин в течение 5 мин растворенной в дистиллированной воде смеси крахмала и альгината натрия, взятых в соотношении 5:1, по окончании процесса перемешивания добавляют 1-5 частей глицерина. Полученную суспензию обрабатывают ультразвуковым воздействием (УЗВ) на приборе Волна модель УЗТА-0,63/22-ОМ, при частоте 22±1,65 кГц и мощностью воздействия 630 Вт в течение 5 мин в охлаждающей системе при температуре 28±4°С. Полученный после воздействия УЗВ раствор нагревают на водяной бане при перемешивании и температуре 80-90°С и проводят охлаждение раствора до температуры 50°С. Пленки формуют, используя метод полива на стеклянную поверхность с последующем распределением раствора по поверхности, высушивают при температуре 20-25°С. В качестве охлаждающей системы используют ледяную баню, куда помещают емкость с обрабатываемым раствором, при этом температуру 28±4°С контролируют термометром, помещенным в обрабатываемую жидкость.To obtain a biodegradable composite film, first, stirring is carried out using a mechanical stirrer at a speed of 120 rpm for 5 minutes a mixture of starch and sodium alginate dissolved in distilled water, taken in a ratio of 5: 1, at the end of the mixing process, add 1-5 parts of glycerin ... The resulting suspension is treated with ultrasonic action (USV) on a Volna device, model UZTA-0.63 / 22-ОМ, at a frequency of 22 ± 1.65 kHz and an exposure power of 630 W for 5 minutes in a cooling system at a temperature of 28 ± 4 ° C. The solution obtained after exposure to USV is heated in a water bath with stirring at a temperature of 80-90 ° C and the solution is cooled to a temperature of 50 ° C. Films are formed using the method of pouring onto a glass surface with subsequent distribution of the solution over the surface, dried at a temperature of 20-25 ° C. An ice bath is used as a cooling system, where a container with a solution to be treated is placed, while the temperature of 28 ± 4 ° C is controlled by a thermometer placed in the liquid to be treated.

Зерновой шрот представляет собой продукты шелушения злаковых культур, содержащие плодовые и семенные оболочки, а также алейроновый слой, образующиеся в качестве побочного сырья при получении муки, крупы и других видов пищевых продуктов.Grain meal is a peeling product of cereal crops containing fruit and seed coats, as well as an aleurone layer, formed as a by-product in the production of flour, cereals and other types of food products.

Биоразлагаемый композиционный материал (пленка) на основе растительных биополимеров получают при следующем соотношении компонентов, мас.%:A biodegradable composite material (film) based on plant biopolymers is obtained with the following ratio of components, wt%:

картофельный крахмал 4,2-5,0, альгинат натрия 0,1-0,8, глицерин 5,0-20,0, дистиллированная вода - остальное.potato starch 4.2-5.0, sodium alginate 0.1-0.8, glycerin 5.0-20.0, distilled water - the rest.

Крахмал - это смесь полисахаридов (амилозы и амилопектина), мономером которого является альфа-глюкоза. Крахмал синтезируется разными частями растений в хлоропластах и колеблется в разном соотношении. К источникам крахмала относится картофель - 24%, рис - 75%, кукуруза - 70%, пшеница 64% крахмала. Картофельный крахмал является одним из самых распространенных полисахаридов применяемого в качестве стабилизатора и загустителя в пищевом производстве. Картофельный крахмал имеет высокую степень набухания и низкую температуру желатинизации. Физико-механические свойства пленок на основе картофельного крахмала зависят от соотношения кристаллической и аморфной форм [3].Starch is a mixture of polysaccharides (amylose and amylopectin), the monomer of which is alpha-glucose. Starch is synthesized by different parts of plants in chloroplasts and fluctuates in different proportions. Sources of starch include potatoes - 24%, rice - 75%, corn - 70%, wheat - 64% starch. Potato starch is one of the most common polysaccharides used as a stabilizer and thickener in food production. Potato starch has a high swelling rate and a low gelatinization temperature. The physical and mechanical properties of films based on potato starch depend on the ratio of crystalline and amorphous forms [3].

Глицерин (1,2,3-пропантриол) отвечает за пластичность и гибкость пленок. При его недостатке пленки не растягиваются, при сгибании легко ломаются. При избытке глицерина пленки плохо отделяются от поверхности, становятся липкими, вязкими.Glycerin (1,2,3-propanetriol) is responsible for the plasticity and flexibility of the films. With its lack, the films do not stretch; when bent, they easily break. With an excess of glycerin, the films are poorly separated from the surface, become sticky, viscous.

Для повышения качества пленок на основе картофельного крахмала дополнительно вносят пленкообразующие вещества (альгинат натрия). Альгинат натрия представляет собой водорастворимую соль альгиновой кислоты, содержащийся во всех видах бурых водорослей. Он обладает повышенными пленкообразующими свойствами из-за его уникальных коллоидных свойств, которые включают стабилизацию эмульсий, образование суспензий и гелеобразования тем самым находит широкое применение в пищевой промышленности [2,4].To improve the quality of films based on potato starch, additional film-forming substances (sodium alginate) are added. Sodium alginate is a water-soluble salt of alginic acid found in all types of brown algae. It has enhanced film-forming properties due to its unique colloidal properties, which include the stabilization of emulsions, the formation of suspensions and gelation, thereby finding wide application in the food industry [2,4].

Гранулометрический состав зернового шрота (табл. 1) должен иметь с размер частиц от 0,2 до 3,00 мм, что обеспечивает максимальное сцепление материала. Для измельчения используют мельницу ЛЗМ1М. При присутствии более крупных частиц поверхность посуды теряет однородность, приобретает повышенную шероховатость, выделяются отдельные расслоившиеся участки. Присутствие только мелкого размера частиц ведет к потере прочностных характеристик и ударопрочности посуды при падении.The granulometric composition of the grain meal (Table 1) should have a particle size of 0.2 to 3.00 mm, which ensures maximum adhesion of the material. For grinding, a LZM1M mill is used. In the presence of larger particles, the surface of the dishes loses its uniformity, acquires an increased roughness, and separate delaminated areas stand out. The presence of only a small particle size leads to a loss in the strength characteristics and impact resistance of the dishes when dropped.

- 2 038718- 2 038718

Таблица 1Table 1

Усредненные результаты определения гранулометрического состава зернового шрота методом ситового анализаAveraged results of determining the grain size distribution of grain meal by sieve analysis

Размер частиц, мкм Particle size, μm Доля фракции, % Fraction share,% до 900 up to 900 1-8 1-8 1000 1000 12-20 12-20 2000 2000 65-83 65-83 3000 3000 3-6 3-6

Влажность зернового шрота должна составлять не более 9%, предпочтительным является максимальное уменьшение влажности, но для этого, как правило, необходимо дополнительное оборудование и энергозатраты, что не рентабельно с точки зрения экономической эффективности разработки. Использование зернового шрота влажность более 9% приводит к получению не ровной поверхности изделий за счет резкого перехода влаги, содержащейся в сырье, в парообразное состояние во время прессования изделий при повышенной температуре и давлении.The moisture content of the grain meal should be no more than 9%, the maximum moisture reduction is preferable, but this usually requires additional equipment and energy costs, which is not cost-effective from the point of view of economic efficiency of development. The use of grain meal with a moisture content of more than 9% leads to an uneven surface of products due to a sharp transition of moisture contained in the raw material into a vaporous state during pressing of products at elevated temperature and pressure.

Использование температуры нагрева смеси в пресс-форме перед прессованием в пределах (120160)°С обусловлено тем, что меньшие значения (меньше 120°С) не позволяют расплавиться измельченной биоразлагаемой композиционной пленке, используемой в составе смеси, что резко снижает прочностные характеристики изделий. Тогда как температура выше 160°С приводит к подгоранию поверхности формуемых изделий.The use of the temperature of heating the mixture in the mold before pressing in the range (120-160) ° C is due to the fact that lower values (less than 120 ° C) do not allow melting of the crushed biodegradable composite film used in the mixture, which sharply reduces the strength characteristics of the products. Whereas the temperature is higher than 160 ° C leads to burning of the surface of the molded products.

Условия получения биоразлагаемого композиционного материала обусловлены следующими факторами.The conditions for obtaining a biodegradable composite material are due to the following factors.

Использование данных режимов перемешивания смеси крахмала и альгината натрия (120 об/мин в течение 5 мин) позволяет получить максимально однородную структуру суспензии, а в дальнейшем и пленки. Меньшая интенсивность и длительность воздействия приводит к образованию уплотненных сгустков, не однородной структуры пленки, снижает ее эластичность и прочностные характеристики. Большая интенсивность и длительность воздействия нецелесообразна с экономической точки зрения.The use of these modes of mixing a mixture of starch and sodium alginate (120 rpm for 5 min) allows to obtain the most homogeneous structure of the suspension, and subsequently the film. The lower intensity and duration of exposure leads to the formation of compacted clots, an inhomogeneous structure of the film, reduces its elasticity and strength characteristics. The high intensity and duration of the impact is inexpedient from an economic point of view.

Также существенным является обработка раствора ультразвуковым воздействием (УЗВ) мощностью 630 Вт, при частоте (22 ±1,65) кГц в течение 5 мин в охлаждающей системе при температуре (28±4°С). Известно, что кавитационная дезинтеграция пищевых сред обусловлена величиной давления, достигаемого на поверхности пузырьков, когда они сжимаются до минимального по отношению к состоянию покоя объема (коллапс). За счет ультразвуковой обработки происходят структурные изменения в матриксе композита. УЗВ способствует получению однородных суспензий пленочного раствора, ускоряет процессы сшивания компонентов [1,5].It is also essential to treat the solution by ultrasonic action (USV) with a power of 630 W, at a frequency of (22 ± 1.65) kHz for 5 minutes in a cooling system at a temperature of (28 ± 4 ° C). It is known that the cavitation disintegration of food media is due to the magnitude of the pressure reached on the surface of the bubbles when they are compressed to a minimum volume relative to the state of rest (collapse). Due to ultrasonic treatment, structural changes occur in the matrix of the composite. USV contributes to the production of homogeneous suspensions of the film solution, accelerates the processes of cross-linking of components [1,5].

Используемая мощность воздействия (630 Вт) обусловлена максимальными техническими характеристиками прибора, а длительность воздействия (5 мин в охлаждающей системе (28±4)°С) позволяет получить наименьшую вязкость растворов (142,8±25) мПа-с и сформовать методом полива тонкие, однородные по составу, эластичную пленки, хорошо измельчающуюся до заданного гранулометрического состава.The applied power of exposure (630 W) is due to the maximum technical characteristics of the device, and the duration of exposure (5 min in the cooling system (28 ± 4) ° С) allows obtaining the lowest viscosity of solutions (142.8 ± 25) mPa-s and forming thin , homogeneous in composition, elastic film, well crushed to a given granulometric composition.

Заданный диапазон температуры нагрева (80-90°С) и его длительность (не более 5 мин) обусловлена подбором оптимальных параметров для проведения технологической операции - кристаллизации крахмала (прохождения процесса гелеобразования), при меньшем температурном и временном воздействии не происходит процесса гелеобразования, а при большем воздействии - наблюдается излишнее разжижение системы, что снижает прочностные характеристики пленок.The specified heating temperature range (80-90 ° C) and its duration (no more than 5 minutes) is due to the selection of optimal parameters for the technological operation - starch crystallization (gelation process), with less temperature and time exposure, the gelation process does not occur, and with greater impact - excessive thinning of the system is observed, which reduces the strength characteristics of the films.

Гранулометрический состав биоразлагаемого композиционного материала (таб. 2) до размера частиц 0,01-3,20 мм (при использовании мельницы ЛЗМ-1М) необходим для равномерного его распределения в составе композиции смеси, присутствие большего размера частиц значительно затрудняет данный процесс, а измельчение его до минимальных характеристик не целесообразно с экономической точки зрения и приводит к значительным потерям при механическом перемешивании смеси в результате оседания на стенках емкости.The granulometric composition of the biodegradable composite material (Table 2) to a particle size of 0.01-3.20 mm (when using the LZM-1M mill) is necessary for its uniform distribution in the composition of the mixture, the presence of a larger particle size significantly complicates this process, and grinding it is not expedient from an economic point of view to the minimum characteristics and leads to significant losses during mechanical stirring of the mixture as a result of settling on the walls of the container.

Таблица 2table 2

Усредненные результаты определения гранулометрического состава биоразлагаемого композиционного материалаAveraged results for determining the granulometric composition of a biodegradable composite material

Размер частиц, мкм Particle size, μm Доля фракции, % Fraction share,% 10-100 10-100 1 -2 12 101-1500 101-1500 22-40 22-40 1501 -2500 1501 -2500 45-63 45-63 2501 -3200 2501 -3200 5-6 5-6

- 3 038718- 3 038718

Пример.Example.

Смесь зернового шрота с размером частиц от 0,2 до 3,00 мм и влажностью не более 9% в количестве 95-98 мас.% и измельченную биоразлагаемую композиционную пленку на основе природных биополимеров с размером частиц 0,01 до 3,20 мм в количестве 2-5 мас.% тщательно перемешивают до получения однородной композиции. Затем смесь помещают в нижнюю часть металлической пресс-формы, разравнивают смесь вибрацией и формуют после закрытия верхней частью металлической формы с образованием зазора между краями формы 0,3-0,5 мм, соединенной с гидравлическим прессом, давлением 2060 т, при температуре 120-160°С. После чего сбрасывают давление, форму открывают и извлекают сформованную посуду.A mixture of grain meal with a particle size of 0.2 to 3.00 mm and a moisture content of not more than 9% in an amount of 95-98 wt% and a crushed biodegradable composite film based on natural biopolymers with a particle size of 0.01 to 3.20 mm in the amount of 2-5 wt.% is thoroughly mixed until a homogeneous composition is obtained. Then the mixture is placed in the lower part of the metal mold, the mixture is leveled by vibration and molded after closing with the upper part of the metal mold with the formation of a gap between the edges of the mold 0.3-0.5 mm, connected to a hydraulic press, pressure 2060 tons, at a temperature of 120- 160 ° C. After that, the pressure is released, the mold is opened and the shaped dishes are removed.

Использовались следующие соотношения компонентов для получения биоразлагаемой посуды.The following ratios of components were used to obtain biodegradable cookware.

Образец 1 - смесь зернового шрота: измельченной биоразлагаемой композиционной пленки в соотношении 98:2.Sample 1 - a mixture of grain meal: crushed biodegradable composite film in a ratio of 98: 2.

Образец 2 - смесь зернового шрота: измельченной биоразлагаемой композиционной пленки в соотношении 97:3.Sample 2 - a mixture of grain meal: crushed biodegradable composite film in a ratio of 97: 3.

Образец 3 - смесь зернового шрота: измельченной биоразлагаемой композиционной пленки в соотношении 96:4.Sample 3 is a mixture of grain meal: crushed biodegradable composite film in a ratio of 96: 4.

Образец 4 - смесь зернового шрота: измельченной биоразлагаемой композиционной пленки в соотношении 95:5.Sample 4 is a mixture of grain meal: crushed biodegradable composite film in a ratio of 95: 5.

Таблица 3Table 3

Физико-механические показатели Physical and mechanical indicators Образец 1 Sample 1 Образец 2 Sample 2 Образец 3 Sample 3 Образец 4 Sample 4 Толщина, мм Thickness, mm 3,5-4,6 3.5-4.6 3,0-4,5 3.0-4.5 3,5-4,4 3.5-4.4 3,5-4,8 3.5-4.8 Жёсткость, МПа Stiffness, MPa 980 980 1350 1350 1620 1620 1830 1830

На основании результатов, представленных в табл. 3, можно сделать вывод, что полученные образцы биоразлагаемой посуды имеют хорошие показатели жесткости, причем с внесением большего количества измельченной биоразлагаемой композиционной пленки данная характеристика увеличивается. Но при соотношении зернового шрота: измельченной биоразлагаемой композиционной пленки 95:5 наблюдается появление выраженных дефектов поверхности (ребристость, вспучивание отдельных поверхностей и др.), на основании данного факта оптимальными образцами выбраны 3 и 4.Based on the results presented in table. 3, it can be concluded that the obtained samples of biodegradable tableware have good stiffness indicators, and with the introduction of a larger amount of crushed biodegradable composite film, this characteristic increases. But with a ratio of grain meal: crushed biodegradable composite film of 95: 5, the appearance of pronounced surface defects (ribbing, swelling of individual surfaces, etc.) is observed, on the basis of this fact, 3 and 4 were selected as optimal samples.

Посуда способна полностью распадаться на отдельные структурные элементы. Указанный материал для изготовления посуды может служить материалом для развития компоста. При определении степени развития плесневых грибов на материале, было установлено, что он содержит достаточное количество питательных веществ, благоприятствующих развитию грибов.The dishes are capable of completely disintegrating into separate structural elements. The specified material for the manufacture of dishes can serve as material for the development of compost. When determining the degree of development of molds on the material, it was found that it contains a sufficient amount of nutrients that favor the development of fungi.

Кроме того, в составе предлагаемой посуды отсутствуют синтетические материалы и можно сделать вывод о способности изготовленной по предлагаемому способу посуды к самостоятельному биоразложению под воздействием природных факторов.In addition, the composition of the proposed tableware does not contain synthetic materials and it can be concluded that the tableware made according to the proposed method is capable of self-biodegradation under the influence of natural factors.

Список использованной литературы.List of used literature.

1) Беззубов, А.Д. Ультразвук и его применение в пищевой промышленности/А.Д. Беззубов, Е. И. Гарлинская, В. М. Фридман. - Москва: Издательство: Пищевая промышленность, 1964. - 196 с.1) Bezzubov, A.D. Ultrasound and its application in the food industry / A.D. Bezzubov, E.I. Garlinskaya, V.M. Fridman. - Moscow: Publisher: Food Industry, 1964. - 196 p.

2) Закирова, А.Ш. Влияние ферментативной обработки крахмала картофельного на физикомеханические свойства биопленок/А.Ш. Закирова, Т.Н. Мана-хова, А.В. Канарский, З.А. Канарская//Вестник Казанского Технологического Университета. - 2013. - Т. 16. - № 6. - С. 117-120.2) Zakirova, A.Sh. The influence of enzymatic treatment of potato starch on the physicomechanical properties of biofilms / A.Sh. Zakirova, T.N. Mana-khova, A.V. Kanarsky, Z.A. Kanarskaya // Bulletin of Kazan Technological University. - 2013. - T. 16. - No. 6. - S. 117-120.

3) Крутько, Э.Т. Технология биоразлагаемых полимерных материалов/Э.Т. Крутько, Н.Р. Прокопчук, А.И. Глоба. - Минск: Издательство: БГТУ, 2014. -105 с.3) Krutko, E.T. Technology of biodegradable polymer materials / E.T. Krutko, N.R. Prokopchuk, A.I. Globa. - Minsk: Publisher: BSTU, 2014.-105 p.

4) Borcharda, W. Phase diagram of the system sodium alginate/water: A model for biofilms/W. Borcharda, A. Kenninga, A. Kappa, C. Mayerb//International Journal of Biological Macromolecules - 2005. - V. 35. - № 5. P. 247-256.4) Borcharda, W. Phase diagram of the system sodium alginate / water: A model for biofilms / W. Borcharda, A. Kenninga, A. Kappa, C. Mayerb // International Journal of Biological Macromolecules - 2005. - V. 35. - No. 5. P. 247-256.

5) Usachev Ivan. Usage of thermoplastic starch and ultrasound in development of biodegradable polymer film/Ivan Usachev, Alexander Papahin, Valentina Kolpakova, Nikolay Lukin, Vladimir AnanievZ/Proceedings of the International Multidisciplinary Scientific Ge-oConference SGEM. -2018. - V. 18. -P. 1019-1025.5) Usachev Ivan. Usage of thermoplastic starch and ultrasound in development of biodegradable polymer film / Ivan Usachev, Alexander Papahin, Valentina Kolpakova, Nikolay Lukin, Vladimir AnanievZ / Proceedings of the International Multidisciplinary Scientific Ge-oConference SGEM. -2018. - V. 18. -P. 1019-1025.

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Способ производства биоразлагаемой посуды из смеси компонентов путем формования указанной смеси в пресс-форме при нагреве и под давлением, причем для смеси используют порошкообразную композицию зернового шрота с размером частиц от 0,2 до 3,00 мм в количестве 95-98 мас.%, имеющую влажность не более 9%, и измельченную биоразлагаемую пленку в количестве 2-5 мас.%, последняя состоит из следующих компонентов, мас.%: картофельный крахмал от 4,2 до 5,0, альгинат натрия от 0,1 до 0,8, глицерин от 5,0 до 20,0, дистиллированная вода - остальное; для получения пленки указанные компоненты тщательно перемешивают, обрабатывают ультазвуком, нагревают на водяной бане до температуры 80-90°С, охлаждают до температуры 50°С, производят формовку пленки методом полива на стеклянную поверхность и высушивают ее при температуре 20-25°С, затем полученную пленку измельчают до размера частиц от 0,01 до 3,20 мм; порошкообразную композицию из зернового шрота и биоразлагаемой пленки разравнивают в нижней части металлической пресс-формы, состоящей из двух частей, путем вибрации в течение 0,2-0,5 мин, затем пресс-форму накрывают ее верхней частью, создают с помощью соединения с прессом усилие величиной от 20 до 60 т, при температуре 120-160°С, затем пресс-форму приоткрывают, снижают давление до атмосферного и извлекают готовую посуду.A method for the production of biodegradable dishes from a mixture of components by molding said mixture in a mold under heating and under pressure, and for the mixture a powdery composition of grain meal with a particle size of 0.2 to 3.00 mm in an amount of 95-98 wt.% Is used, having a moisture content of not more than 9%, and a crushed biodegradable film in an amount of 2-5 wt%, the latter consists of the following components, wt%: potato starch from 4.2 to 5.0, sodium alginate from 0.1 to 0, 8, glycerin from 5.0 to 20.0, distilled water - the rest; to obtain a film, these components are thoroughly mixed, treated with ultrasound, heated in a water bath to a temperature of 80-90 ° C, cooled to a temperature of 50 ° C, the film is formed by pouring onto a glass surface and dried at a temperature of 20-25 ° C, then the resulting film is crushed to a particle size of 0.01 to 3.20 mm; a powdery composition of grain meal and biodegradable film is leveled in the lower part of a metal mold, consisting of two parts, by vibration for 0.2-0.5 minutes, then the mold is covered with its upper part, created by connection with a press force ranging from 20 to 60 tons, at a temperature of 120-160 ° C, then the mold is opened slightly, the pressure is reduced to atmospheric and the finished dishes are removed.
EA202000161A 2019-12-30 2020-06-15 Biodegradable dishware production method EA038718B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019145596A RU2725039C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Biodegradable dishware production method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA202000161A1 EA202000161A1 (en) 2021-07-30
EA038718B1 true EA038718B1 (en) 2021-10-08

Family

ID=71509926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA202000161A EA038718B1 (en) 2019-12-30 2020-06-15 Biodegradable dishware production method

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA038718B1 (en)
RU (1) RU2725039C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1118509A (en) * 1994-07-25 1996-03-13 齐塔诺制作株式会社 Electric switch having a sealing device
JP2011084709A (en) * 2010-02-15 2011-04-28 Nuclear Engineering Ltd Biodegradable molded article
WO2014051447A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Aston Investment Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Method for manufacturing biodegradable mouldings in particular tableware and packages
CN106947117A (en) * 2017-05-04 2017-07-14 淄博成达塑化有限公司 Fiber reinforcement starch foaming tableware of complete biodegradable and preparation method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1061840C (en) * 1995-05-26 2001-02-14 钱生球 Producing method of green instant food box
RU2542558C2 (en) * 2010-07-02 2015-02-20 Нгамтип ПООВАРОДОМ Homogeneous biodegradable mix for production of moulded articles and method of its fabrication
WO2018090087A1 (en) * 2016-11-15 2018-05-24 Chanby Pty Ltd A compostable tableware
RU184926U1 (en) * 2018-02-20 2018-11-14 Сергей Леонидович Кузьменко DISPOSABLE CAPACITY FOR BREWING DRINKS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1118509A (en) * 1994-07-25 1996-03-13 齐塔诺制作株式会社 Electric switch having a sealing device
JP2011084709A (en) * 2010-02-15 2011-04-28 Nuclear Engineering Ltd Biodegradable molded article
WO2014051447A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Aston Investment Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Method for manufacturing biodegradable mouldings in particular tableware and packages
CN106947117A (en) * 2017-05-04 2017-07-14 淄博成达塑化有限公司 Fiber reinforcement starch foaming tableware of complete biodegradable and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2725039C1 (en) 2020-06-29
EA202000161A1 (en) 2021-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021114694A1 (en) Method for preparing arrowhead resistant starch by ultrasound synergistic pullulanase
CH718780A2 (en) PROCESS FOR MANUFACTURING A FULLY BIODEGRADABLE TABLEWARE BASED ON VEGETABLE FIBERS AND STARCH.
WO2007073039A1 (en) Natural binder for binding natural powder and manufacturing method thereof
Przetaczek-Rożnowska et al. Effect of conditions of modification on thermal and rheological properties of phosphorylated pumpkin starch
Pulungan et al. Optimisation on the production of biodegradable plastic from starch and cassava peel flour using response surface methodology
US20220251390A1 (en) Biodegradable and edible bioplastic from renewable plant based polymer for packaging and the manufacturing method thereof
RU2725039C1 (en) Biodegradable dishware production method
CH718783A2 (en) PROCESS FOR MANUFACTURING A FULLY BIODEGRADABLE DISPOSABLE STRAW.
CN114269824B (en) Biodegradable compostable molding material composition, molded article and method of manufacture
WO2007123318A1 (en) Isinglass-based fine powder composition for use in the production of completely biodegradable disposable tableware
RU2731695C1 (en) Method for producing biodegradable composite material based on plant biopolymers (embodiments)
JP2013531112A (en) Process for producing a homogeneous biodegradable mixture for shaped bodies
CN112552702B (en) Environment-friendly rice hull-based disposable tableware
Julinová et al. Characterization and biodegradation of ternary blends of lignosulfonate/synthetic zeolite/polyvinylpyrrolidone for agricultural chemistry
Valderrama Bravo et al. Physicochemical characterization of flours and rheological and textural changes of masa and tortillas obtained from maize fertilized with nejayote and ovine manure
RU2784190C1 (en) Method for obtaining a polysaccharide composite material based on ultrasonic treatment
JP2004276463A (en) Containers
RU2728206C1 (en) Method of making biodegradable disposable tableware
Acosta et al. Study of the incorporation of wood fiber to cassava, rice and potato biodegradable matrices.
Farid et al. Manufacturing of Starch from Rice, Corn, Potato, and Wheat and Its Industrial Applications
KR100592166B1 (en) Biodegradble composition having high water resistance and release property
JP2023023146A (en) Seedling pot
Wilson Development of biodegradable films from enzymatically modified cassava starch
US20200270458A1 (en) Biodegradable ployceramics
CZ306063B6 (en) Process for preparing moldings, and product prepared thereby