RU2651034C1 - Биоразлагаемая полимерная композиция из вторичного крахмалсодержащего сырья - Google Patents

Биоразлагаемая полимерная композиция из вторичного крахмалсодержащего сырья Download PDF

Info

Publication number
RU2651034C1
RU2651034C1 RU2017117368A RU2017117368A RU2651034C1 RU 2651034 C1 RU2651034 C1 RU 2651034C1 RU 2017117368 A RU2017117368 A RU 2017117368A RU 2017117368 A RU2017117368 A RU 2017117368A RU 2651034 C1 RU2651034 C1 RU 2651034C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
potato
starch
mixture
biodegradable polymer
biodegradable
Prior art date
Application number
RU2017117368A
Other languages
English (en)
Inventor
Константин Валерьевич Карчин
Любовь Сергеевна Дышлюк
Дарья Дмитриевна Белова
Егор Владимирович Каширских
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Биотек"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Биотек" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Биотек"
Priority to RU2017117368A priority Critical patent/RU2651034C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2651034C1 publication Critical patent/RU2651034C1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D65/00—Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
    • B65D65/38—Packaging materials of special type or form
    • B65D65/46—Applications of disintegrable, dissolvable or edible materials
    • B65D65/466—Bio- or photodegradable packaging materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/08—Cellulose derivatives
    • C08L1/10—Esters of organic acids, i.e. acylates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L3/00—Compositions of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
    • C08L3/04—Starch derivatives, e.g. crosslinked derivatives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L5/00—Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
    • C08L5/06—Pectin; Derivatives thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/90—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in food processing or handling, e.g. food conservation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02W90/10—Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics

Abstract

Изобретение относится к полимерным композициям для создания изделий, способных подвергаться биоразложению в природных условиях, в частности упаковочной пленки для продуктов. Состав содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %: смесь картофельно-крахмальной мезги и пластификатора сорбитола (10) или смесь клеточного сока картофеля и пластификатора дибутилсебацината (5); пектин (10), карбоксиметилцеллюлоза (10); альгинат натрия (10); вода остальное до 100. Обеспечивается повышение прочности и степени разложения полимерных композиций. 3 табл., 2 пр.

Description

Изобретение относится к биоразлагаемым полимерным композициям для создания изделий, способных подвергаться биоразложению в природных условиях, в частности для создания биоразлагаемой полимерной пленки для упаковки продуктов.
Известно, что большую часть полимерных материалов, используемых в мировом производстве, получают на основе продуктов переработки. углеводородсодержащего сырья (пропилена, этилена и других органических соединений). Но дальнейшее акцентирование внимания на таких технологиях не целесообразно в связи с тем, что, во-первых, с каждым годом отмечается рост цен на углеводородсодержащее сырье и происходит истощение его запасов на планете, и, во-вторых, уже доказано его негативное воздействие на окружающую среду и организм человека.
В целом во всем мире переработке подвергается всего 3% от общего количества отходов полимеров, в то время как доля, например, утилизированной бумаги составляет 30%, металла - 35%, стекла - 18%.
Потому разработки технологий получения биоразлагаемых полимерных материалов представляются исключительно актуальными. Перспективным сырьем для получения биоразлагаемых полимерных композиций являются отходы растительного происхождения.
В настоящее время известно множество биоразлагаемых композиций и пленочных материалов из них.
Известна биоразлагаемая термопластичная композиция (RU, патент 2473578, опубл. 27.01.2013), включающая лигноцеллюлозный наполнитель, связующий агент (сополимер этилена и винилацетат) и полиэтилен в качестве полимерной основы. В качестве лигноцеллюлозного наполнителя используют отходы технологических производств и природные материалы, выбранные из костры льняной, лузги подсолнечника, лигносульфоната натрия, листвы, соломы.
Недостатком данного изобретения является получение тонкого материала с ограниченными барьерными свойствами.
Известно биоразлагаемое вещество на основе возобновляемого сырья (RU, патент 2606990, опубл. 10.01.2017), полученное из наполнителя, воды и пластификаторов, в которой в качестве наполнителя использован крахмал, а в качестве пластификаторов желатин и поливинилацетат. Дополнительно в качестве структурообразователя биоразлагаемая композиция может содержать натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, другие пластификаторы, в частности диметилсульфоксид, карбамид и (или) глицерин.
Недостатком данного изобретения является необходимость дополнительного введения в рецептуру пластификатора и структурообразователя.
Известен способ получения биоразлагаемой смеси для производства формованных изделий (RU, патент 2542558, опубл. 20.02.2015), содержащей в составе частицы крахмала, упрочняющий уплотнитель в виде натурального волокнистого материала, пластификатор и связывающий агент, а также щелочь либо соль. Крахмал содержит крахмал, приготовленный из маниоки, риса, клейкого риса, батата, картофеля, кукурузы, сорго и саго. Натуральный волокнистый материал содержит бамбук, травы семейства однодольных или осоковых, и мякоть маниоки. Пластификаторы отбирают из следующих: групп полиолов: глицерин, или сорбит, или сахариды, к которым относятся сахар, глюкоза, фруктоза, патока и мед; или липиды, или их производные, к которым относятся жирные кислоты, сложные эфиры жирных кислот, моноглицериды, диглицериды, дистиллированный ацетилированный моноглицерид или фосфолипиды, которые могут использоваться отдельно или в смеси.
Недостаток данной упаковки заключается в ограничении ее использования, т.к. предлагаемый биоразлагаемый материал для упаковывания пищевых продуктов не используется.
Известное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в разработке оптимального состава биоразлагаемой полимерной композиции на основе отходов вторичного крахмалсодержащего сырья, пригодной для упаковки продуктов и сохраняющей свои свойства и характеристики непосредственно в период использования.
Полученная биоразлагаемая полимерная композиция заданного состава в дальнейшем под воздействием условий окружающей среды претерпевает биологические, химические и физико-химические превращения, при этом включаясь в обменные процессы в природной биосистеме.
Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в получении биоразлагаемого материала на основе полимерной крахмалосодержащей массы, модифицированной различными функциональными группами, способствующими биоразложению материала.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать биоразлагаемую полимерную композицию, в состав которой входят крахмалосодержащая масса и загустители/стабилизаторы, в частности пектин, альгинат натрия и карбоксиметилцеллюлоза, и вода.
Разработанная биоразлагаемая композиция может содержать:
- крахмалосодержащую массу и растительные полисахариды в следующем соотношении (масс. %):
Крахмалосодержащая масса (картофельно-крахмальная мезга + 15% сорбитола) - 10,0
Пектин - 10,0
Карбоксиметилцеллюлоза - 10,0
Альгинат натрия - 10,0
Вода - 60,0
- крахмалосодержащую массу и растительные полисахариды в следующем соотношении (масс. %):
Крахмалосодержащая масса (клеточный сок картофеля + 20% дибутилсебацината) - 5,0
Пектин - 10,0
Карбоксиметилцеллюлоза - 10,0
Альгинат натрия - 10,0
Вода - 65,0
Среди природных гелеобразующих полимеров крахмал занимает одно из ведущих мест по объему применения в различных отраслях промышленности. В настоящее время для многих отечественных предприятий, перерабатывающих картофель на крахмал, остро стоит вопрос утилизации жидких побочных продуктов (картофельно-крахмальная мезга и клеточный сок). Эти продукты используются сезонно на корм скоту и ввиду высокой их влажности зачастую портятся, загрязняя окружающую среду.
Иногда картофельная мезга не полностью используется на корм скоту в свежем виде и хранится в ямах, что приводит к большим потерям питательных веществ (до 30-35% сухого вещества).
Поскольку картофельно-крахмальная мезга и клеточный сок картофеля характеризуются высоким содержанием крахмала (10,65-12,05% для мезги и 6,25-6,35%) для клеточного сока), целесообразно использовать данные отходы картофельного производства в технологии биоразлагаемых полимерных материалов.
Термопластичный, или термопластифицированный, крахмал в настоящее время является одним из главных объектов исследования для производства недорогих биоразлагаемых материалов. Известно, что крахмал не является истинным термопластом, но в присутствии пластификаторов при высокой температуре он плавится и разжижается, что позволяет использовать его на литьевом, экструзионном и раздувном оборудовании, применяемом для производства полимерной продукции.
Далее представлены примеры биоразлагаемой полимерной композиции для создания изделий, способных подвергаться биоразложению в природных условиях.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами (сравнение полученной биоразлагаемой полимерной композиции для обоснования достижения указанного технического результата будет проведено с биоразлагаемой смесью, полученной согласно патенту RU 2542558).
Пример 1
Исходное сырье (отходы переработки картофеля и растительные полисахариды) принимают, оценивают качество согласно нормативным документам и готовят крахмалосодержащую массу: картофельно-крахмальная мезга + 15% сорбитола, при t=100-120°С. Далее готовят композиции из крахмалосодержащей массы и растительных полисахаридов при нагревании до температуры 70-80°С при перемешивании до полного растворения при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Крахмалосодержащая масса - 10,0
Пектин - 10,0
Карбоксиметилцеллюлоза - 10,0
Альгинат натрия - 10,0
Вода - 60,0
Далее смесь компонентов нагревают, плавят, перемешивают в канале шнека экструдера (температура 140-170°С, скорость линии - 150-250 мм/мин) и выдавливают через кольцевую формующую головку.
Когда заготовка достигает нужной длины, полуформы сжимаются, фиксируя верхний и нижний края заготовки своими бортами. Нижний конец заготовки сваривается, при этом образуя отверстия на ее верхнем конце (или наоборот). После сжатия формы в нее через дорн или ниппель подается сжатый воздух, способствуя размягчению материала рукава, который принимает при этом очертания внутренней полости формы.
Когда заготовка вступает в контакт с поверхностью охлаждаемой формы, начинается ее охлаждение до тех пор, пока не охладятся самые толстые участки изделия, соединенные с дном или горловиной. Температура охлаждения - 20°С.
После охлаждения изделия форма раскрывается, готовое изделие извлекается и направляется на окончательную обработку (удаление приливов, снятие заусенцев и т.п.).
Результаты определения структурно-механических свойств, толщины и плотности, степени биоразложения полученной биоразлагаемой композиции по сравнению с ближайшим аналогом (RU, патент 2542558) представлены в таблицах 1-3.
Пример 2
Исходное сырье (отходы переработки картофеля и растительные полисахариды) принимают, оценивают качество согласно нормативным документам и готовят крахмалосодержащую массу: клеточный сок картофеля + 20% дибутилсебацината, при t=100-120°С. Далее готовят композиции из крахмалосодержащей массы и растительных полисахаридов при нагревании до температуры 70-80°С при перемешивании до полного растворения при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Крахмалосодержащая масса - 5,0
Пектин - 10,0
Карбоксиметилцеллюлоза - 10,0
Альгинат натрия - 10,0
Вода - 65,0
Далее смесь компонентов нагревают, плавят, перемешивают в канале шнека экструдера (температура 140-170°С, скорость линии - 150-250 мм/мин) и выдавливают через кольцевую формующую головку.
Когда заготовка достигает нужной длины, полуформы сжимаются, фиксируя верхний и нижний края заготовки своими бортами. Нижний конец заготовки сваривается, при этом образуя отверстия на ее верхнем конце (или наоборот). После сжатия формы в нее через дорн или ниппель подается сжатый воздух, способствуя размягчению материала рукава, который принимает при этом очертания внутренней полости формы.
Когда заготовка вступает в контакт с поверхностью охлаждаемой формы, начинается ее охлаждение до тех пор, пока не охладятся самые толстые участки изделия, соединенные с дном или горловиной. Температура охлаждения - 20°С.
После охлаждения изделия форма раскрывается, готовое изделие извлекается и направляется на окончательную обработку (удаление приливов, снятие заусенцев и т.п.).
Результаты определения структурно-механических свойств, толщины и плотности, степени биоразложения полученной биоразлагаемой композиции по сравнению с ближайшим аналогом (RU, патент 2542558) представлены в таблицах 1-3.
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Таким образом, установлено, что изготовленные по данным рецептурам биоразлагаемые полимерные композиции обладают высокой прочностью и имеют высокую степень разложения.

Claims (5)

  1. Состав для получения биоразлагаемой композиции из вторичного крахмалсодержащего сырья, отличающийся тем, что он содержит растительные полисахариды: пектин, карбоксиметилцеллюлозу, альгинат натрия и полимерную крахмалосодержащую массу, представляющую собой смесь картофельно-крахмальной мезги и пластификатора сорбитола или смесь клеточного сока картофеля и пластификатора дибутилсебацината, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
  2. Смесь картофельно-крахмальной мезги и пластификатора сорбитола 10
  3. или
  4. Смесь клеточного сока картофеля и пластификатора дибутилсебацината 5 Пектин 10 Карбоксиметилцеллюлоза 10 Альгинат натрия 10
  5. Вода остальное до 100
RU2017117368A 2017-05-19 2017-05-19 Биоразлагаемая полимерная композиция из вторичного крахмалсодержащего сырья RU2651034C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117368A RU2651034C1 (ru) 2017-05-19 2017-05-19 Биоразлагаемая полимерная композиция из вторичного крахмалсодержащего сырья

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117368A RU2651034C1 (ru) 2017-05-19 2017-05-19 Биоразлагаемая полимерная композиция из вторичного крахмалсодержащего сырья

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2651034C1 true RU2651034C1 (ru) 2018-04-18

Family

ID=61976884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017117368A RU2651034C1 (ru) 2017-05-19 2017-05-19 Биоразлагаемая полимерная композиция из вторичного крахмалсодержащего сырья

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2651034C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2026321C1 (ru) * 1988-02-03 1995-01-09 Варнер-Ламберт Компани Полимерная композиция для формования изделий из расплава
US6146573A (en) * 1995-06-14 2000-11-14 E. Khashoggi Industries, Llc Method for producing disposable thin-walled molded articles
WO2003051980A1 (en) * 2001-12-19 2003-06-26 Doug Harle Method of molding a biodegradable article
CN102532569A (zh) * 2012-01-20 2012-07-04 甘肃华羚生物技术研究中心 牦牛乳酪蛋白可食膜的制备方法
RU2542558C2 (ru) * 2010-07-02 2015-02-20 Нгамтип ПООВАРОДОМ Гомогенная биоразлагаемая смесь для производства формованных изделий, способ получения
RU2606990C2 (ru) * 2014-12-26 2017-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Проект Экопак" Биоразлагаемое вещество на основе возобновляемого сырья

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2026321C1 (ru) * 1988-02-03 1995-01-09 Варнер-Ламберт Компани Полимерная композиция для формования изделий из расплава
US6146573A (en) * 1995-06-14 2000-11-14 E. Khashoggi Industries, Llc Method for producing disposable thin-walled molded articles
WO2003051980A1 (en) * 2001-12-19 2003-06-26 Doug Harle Method of molding a biodegradable article
RU2542558C2 (ru) * 2010-07-02 2015-02-20 Нгамтип ПООВАРОДОМ Гомогенная биоразлагаемая смесь для производства формованных изделий, способ получения
CN102532569A (zh) * 2012-01-20 2012-07-04 甘肃华羚生物技术研究中心 牦牛乳酪蛋白可食膜的制备方法
RU2606990C2 (ru) * 2014-12-26 2017-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Проект Экопак" Биоразлагаемое вещество на основе возобновляемого сырья

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9109116B2 (en) Biodegradable packaging obtained from cassava flour and fique fiber and their manufacture process
CN106188642A (zh) 一种基于改性淀粉的植物胶及其制备方法及用途
US10975213B2 (en) Composition and method of making biodegradable pellets
CN102634072A (zh) 以农业植物资源为主原料的可降解热塑性橡胶膜及其制备方法
CN1357562A (zh) 一种用于生产可完全降解植物淀粉发泡包装材料的组合物
US6313105B1 (en) Thermoplastic mixtures containing dialdehyde starch and natural polymers
CN102702577A (zh) 以植物皮壳、纤维、植物粉为原料的可降解橡塑膜及其制备方法
CN107501625A (zh) 一种食品包装袋及其制备方法
JP2017513974A (ja) サイレージフイルム
CN107698810A (zh) 一种生物质全降解包装材料的制备方法
CN105906848A (zh) 一种植物蛋白复合包装膜的制备方法
EP4025631B1 (de) Granulat aus rein natürlichen bestandteilen; granulat zur herstellung kompostierbarer produkte sowie herstellungsverfahren des granulats
RU2651034C1 (ru) Биоразлагаемая полимерная композиция из вторичного крахмалсодержащего сырья
CN111995874A (zh) 一种可自然降解的聚合材料及其制备方法
WO2023083253A1 (en) Extrudable biodegradable composition materials and extrusion process thereof
Cinelli et al. Naturally-made hard containers for food packaging: Actual and future perspectives
CN1847294A (zh) 一种全生物降解塑料合金及其制备方法
CN114311721B (zh) 一种可食用、可生物降解餐具的制备方法
US20230189861A1 (en) Granulate of only natural constitutions; granulate for the manufacture of composable products and method for manufacturing the granulate and the products obtained therefrom
CN115449201A (zh) 一种聚乳酸秸秆复合材料的亮面改善方法及工艺
CN1939965A (zh) 疏水性可生物降解材料及其制备方法以及片材类成型制品
RU2691988C1 (ru) Биологически разрушаемая термопластичная композиция
RU2318006C1 (ru) Биологически разрушаемая термопластичная композиция с использованием ржаной муки
CN102408588A (zh) 非主粮植物变性淀粉制作的全生物分解树脂及其制备方法
BR102020003074A2 (pt) Composição de espuma biodegradável, compostável e reciclável e produtos resultantes

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190520