UA126205C2 - Спосіб виготовлення біорозкладних виробів з відходів переробки пектиновмісної сировини - Google Patents

Abstract

Спосіб виготовлення біорозкладних виробів належить до виготовлення виробів, які повністю розкладаються, не забруднюючи навколишнє середовище. Може бути використаний для виготовлення одноразового столового приладдя, а саме посуду для фасування напоїв та їжі в побуті та на підприємствах громадського харчування. Спосіб виготовлення біорозкладних виробів з відходів переробки пектиновмісної сировини включає виготовлення суміші шляхом змішування біорозкладної сировини рослинного походження в кількості 90-100 % мас., фракції від 0,01 до 20 мм з добавками, порційне вміщення отриманої суміші у попередньо нагріту до 120-250 °C прес-форму з наступною дією на суміш до п'яти циклів скидів-набору тиску до 10 МПа. Як біорозкладну сировину використовують висушені пектиновмісні відходи переробки рослинної сировини з вмістом вологи до 14 %, а саме: висушений буряковий жом або сухі яблучні вижимки, або сухі вижимки цитрусових культур. При цьому прес-форма має таку конструкцію, що забезпечує щільне її замикання та вихід надлишку суміші в циклі скидання тиску. Після формування готовий виріб додатково проходить термічну обробку при температурі 150-250 °С протягом 1-10 хвилин. Спосіб виготовлення біорозкладних виробів забезпечує отримання виробів достатньої міцності і щільності з мінімальними сорбційними властивостями. При цьому спосіб дозволяє легко заповнювати навіть складні за конфігурацією прес-форми і зробити виробництво більш безпечним. Причому спосіб також надає властивості витримувати температуру продуктів, якими наповнюють виріб, 100 °C і до повного їх остигання, не деформуючи при цьому сам виріб.

Description

Винахід стосується способу виготовлення виробів, які повністю розкладаються, не забруднюючи навколишнє середовище. Спосіб може бути використаний для виготовлення одноразового столового приладдя, а саме посуду для фасування напоїв та їжі в побуті та на підприємствах громадського харчування.

Відома біологічно руйнована термопластична композиція з використанням природного наповнювача, яка містить поліетилен, співполімер етилену та вінілацетату, біорозкладаний наповнювач, за який використовують крохмаль, і технологічні добавки, за які використовують неіоногенну поверхнево-активну речовину - лаурилміристил і шунгіт як мінеральний наповнювач (пат. РФ Мо КУ 2418014, МПК СО81І. 23/06, опубл. 10.05.2011). Основний недолік складу - низькі теплофізичні і гідролітичні характеристики композиту, що призводить до незначної термостійкості і водостійкості виробів, одержуваних з цього композиту (розм'якшення в гарячій воді при температурі 80-90 702). Іншим недоліком композиції є тривалість процесу біорозкладання через малий вмісту (до 30 мас. 90) природного рослинного компонента - крохмалю.

Відомий спосіб одержання формувального виробу, що містить зв'язувальний матеріал на основі ацетату целюлози і армуючих волокон природної целюлози (Патент України на винахід

Мо 42016, опубл. 15.10.2001). В цьому способі як матеріал для формування виробів використовують суміш ацетатної целюлози та природної целюлози. Але ацетат целюлози розкладається лише при температурі 220-270 "С, що ускладнює переробку всього виробу.

Також відомий спосіб виробництва біорозкладних формових виробів (Патент Польщі Мо 195130 ВІ від 31.08.2007). Цей спосіб передбачає, що сипкі висівки, переважно пшеничні висівки, з гранулометричним складом від 0,01 до 2,80 мм у кількості 95-100 мас. 95, що містять від 7 до 45 95 води, структурно зв'язаної у формі вологи. Виміряну кількість сипкого матеріалу, одержаного у вищеописаному порядку, поміщають в одну частину форми, а потім форму закривають та суміш піддають одночасній дії температури в діапазоні від 20 до 450 "С та тиску в діапазоні 1-10 МПа протягом декількох секунд. Всі частини форми нагрівають, за рахунок чого вища та нижча частини форми повинні нагріватися до різних температур, таким чином, забезпечуючи регуляцію потоку утвореної водяної пари. Спосіб згідно з даним винаходом може бути здійснений за один цикл, якщо форма має отвори, щілини або пори, які забезпечують

Зо відведення водяної пари, утвореної під час дії температури та тиску. Готові продукти покривають плівкоутворювальним шаром. Згідно з вищенаведеним способом, суміш, що міститься в формі, піддають повторюваному стисканню за допомогою поршня гідравлічного преса. При кожному послабленні поршня форма відкривається та вивільняється утворена водяна пара.

Недоліком цього способу є те, що при процесі пресування суміші, що має значну кількість води, при нагріванні та стисканні, водяна пара, яка з великою швидкістю виходить зі зрідженої маси, викликає розрив формованих виробів. Готовий виріб не має стабільної якості поверхні та геометрії. На поверхні виробів утворюються пузирі, раковини, тріщини, що призводить до підвищеної абсорбції вологи поверхнею виробу та погіршенню його зовнішнього вигляду.

Найбільш близьким за технічною суттю до способу, що пропонується, який взятий за прототип, є спосіб виготовлення біорозкладних формованих виробів, зокрема посуду і упаковки (ЕР 2900872 опубл. 13.09.2017), при якому сипучі висівки, переважно пшеничні висівки, що містять більше 14 95 води, структурно пов'язаної в формі вологи, якщо необхідно, змішують в сухому вигляді з допоміжними речовинами сумарно в кількості не більше 5 мас. 95 і поміщають виміряну кількість сухого матеріалу, отриманого таким чином, в одну з частин складовою форми, потім форму закривають і суміш піддають одночасно дії температури і тиску в діапазоні 1-10 МПа. Форму нагрівають до температури вище 120 "С, потім форму закривають і скидають тиск з утворенням таким чином зазору між краями форми не ширше 0,5 мм, а потім, якщо це необхідно, форму знову закривають і повторюють цикли скидання тиску. Після останнього циклу форму відкривають, і при цьому кількість операцій скидання тиску становить щонайменше 1, а весь процес скидання тиску і закривання форми займає кілька секунд, і його проводять відповідно з програмою обладнання з цифровим керуванням, який контролює дії зазначеної форми залежно від очікуваних параметрів кінцевого продукту.

Недоліком цього способу є те що, основним принципом формування виробів в представленому способі є використання фізичних властивостей водяної пари всередині форми, що призводить до ряду недоліків, як в процесі виготовлення, так і в готовій продукції. Готовий виріб не має стабільної якості поверхні і геометрії. Наявність раковин, пузирів і тріщин на поверхні, які виникають внаслідок виходу пари з суміші, призводить до погіршення зовнішнього вигляду та підвищення абсорбційних властивостей його поверхні виробу. Процес виробництва, 60 особливо на стадії подачі та скиду тиску, коли з форми виходить пара, є не контрольований і чутливий до найменших порушень режимів, що може становити загрозу для людей, задіяних у виробництві.

В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу виготовлення біорозкладних виробів, особливо посуду, який би дав можливість: виготовляти вироби, які можуть витримувати температуру їжі та напоїв 100 "С, не втрачаючи при цьому своїх споживчих характеристик; отримати вироби з мінімальними сорбційними властивостями; виготовляти вироби складної форми; процес виготовлення став би більш безпечним.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення біорозкладних виробів, з відходів переробки пектиновмісних культур, що включає виготовлення суміші шляхом змішування біорозкладної сировини рослинного походження в кількості 90-100 95 мас. фракції від 0,01 до 20 мм з добавками та водою, порційне вміщення отриманої суміші у попередньо нагріту до 120-250 "С прес-форму з наступною дією на суміш до п'яти циклів скидів-набору тиску до 10 МПа, згідно з винаходом, як біорозкладну сировину використовують висушені пектиновмісні відходи переробки рослинної сировини з вмістом вологи до 14 95, а прес-форма має таку конструкцію, що забезпечує щільне її замикання та вихід надлишку суміші в циклі скидання тиску, а після формування готовий виріб додатково проходить термічну обробку при температурі 150-250 "С протягом 1-10 хвилин.

Також, як пектиновмісні відходи переробки рослинної сировини використовують висушений буряковий жом, сухі яблучні вижимки або сухі вижимки цитрусових культур.

В складі пектиновмісних відходів переробки рослинної сировини, що використовуються для виробництва, міститься пектин, який складає до 35 95, в перерахунку на масу сухих речовин.

Відомо, що при достатній концентрації пектин не розчиняється у холодній воді, а при інтенсивному нагріванні приймає гелеподібнний стан. Гелеподібний пектин зв'язує між собою волокна клітковини, яка знаходиться в сировині. При подальшому нагріванні пектиновмісні відходи переробки рослинної сировини переходять в текучий стан. Одночасне нагрівання сировини та збільшення тиску до 10 МПа в прес-формі, збільшує її в об'ємі, що призводить до ще більшого зростання тиску в прес-формі, надаючи виробам додаткової щільності та дозволяє

Зо легко заповнювати навіть складні за конфігурацією прес-форми. При інтенсивному підвищенні температури, якщо випаровування вологи проходить достатньо інтенсивно, сировина, в складі якої є гелеподібний пектин, швидко висихає і стає твердою, а її механічна міцність збільшується в декілька разів. Таким чином, при виході з прес-форми отримують вироби достатньої щільності, з мінімальними сорбційними властивостями. Додаткове витримування готових виробів при температурі 150-250 "С глазурує їх поверхню і надає властивість витримувати температуру продуктів, якими наповнюють виріб, 100 "С до повного їх остигання, не деформуючи при цьому сам виріб.

Мінімальна кількість вологи в технологічному процесі, дозволяє виключити непередбачений вихід пари при пресуванні з одночасним нагріванням виробу до значної температури, тим самим, зробити виробництво більш безпечним.

Заявлений спосіб здійснюється наступним чином.

Висушену до 14 95 вологи сировину подрібнюють на частинки від 0,01 до 20 мм, залежно від необхідного естетичного вигляду готового виробу. Отриману подрібнену сировину в кількості 90-100 95 мас. змішують з добавками в кількості до 10 95 мас. Добавки можуть мати різне призначення: додавати колір виробу, смакові, ароматичні та інші якості. При виготовлені виробів складної форми дозволяється додавання незначної кількості води. Отриману суміш порційно подають в підігріту до 125-250 С прес-форму. Прес-форма і пресове обладнання повинні забезпечити зусилля на суміш не менш 10 МПа. При цьому конструкція прес-форми повинна забезпечити щільне замикання маси заготовки і вихід надлишку (облою) в процесі скидання тиску. Пресування відбувається в 1-5 циклів (набір-скидання тиску) залежно від виду сировини з витримкою в кілька секунд. Незначна кількість води, не впливає на утворення пустот, деформацій, раковин, пузирів, розривів тіла формованого виробу, а також виникнення травмонебезпечних ситуацій при пресуванні. Облой виходить по спеціальних літниках з прес- форми та видаляється. Після формування готовий виріб поміщають в конвекційну піч з температурою 150-250 "С на 1-10 хвилин (час витримки залежить від розмірів виробу).

Після остигання виріб готовий до споживання.

Приклади конкретного виконання

Приклад 1

Виготовлення стакана ємністю 100мл

Жом буряковий сушений, гранульований, виготовлений згідно з ДСТУ4647:2006 з відносною вологістю не більше 14 95 наважують у кількості 33 г, що на 10 95 більше від маси готового виробу, для чого використовують механічний або цифровий дозатор, та поміщають у розігріту до 200 "С прес-форму. Прессо-форма за своєю конструкцією надає форми готовому виробу та забезпечує щільне закриття маси заготовки в момент змикання частин прес-форми та вихід надлишку сировини у момент скиду тиску. Закриття форми відбувається за допомогою гідравлічного преса з зусиллям 10 МПа. Через 2 секунди відбувається скид тиску для виходу надлишку розігрітої сировини на 0,5 секунди, та повторний набір тиску та витримка у 5 секунд.

Після чого форма розкривається, готовий виріб розміщується на сітчастій поверхні з конвекцією повітря для швидкого охолодження. Далі механічним шляхом видаляється облой та виріб проходить повторну термічну обробку при температурі 180 "С протягом 4 хвилин.

Охолоджений до кімнатної температури виріб готовий до технічного контролю та пакування.

Приклад 2

Виготовлення пласкої тарілки діаметром 200 мм

Жом сушений, гранульований, виготовлений згідно з ДСТУ4647:2006, відносною вологістю не більше 14 95 наважують у кількості 154 г, що на 10 95 більше від маси готового виробу (використовують механічний або цифровий дозатор) та поміщають у розігріту до 200 "С прес- форму. Прес-форма за своєю конструкцією надає форми готовому виробу та забезпечує щільне закриття маси заготовки в момент змикання, та вихід надлишку сировини у момент скиду тиску.

Закриття форми відбувається за допомогою гідравлічного преса з зусиллям 10 МПа. Через 2 секунди відбувається скид тиску для виходу надлишку розігрітої сировини на 0,5 секунд і повторний набір тиску та витримка у 8 секунд.

Після чого форма розкривається, готовий виріб розміщується на сітчастій поверхні з конвекцією повітря для швидкого охолодження. Далі механічним шляхом видаляється облой та виріб проходить повторну термічну обробку при температурі 180 "С протягом 4 хвилин.

Охолоджений до кімнатної температури виріб готовий до технічного контролю та пакування.

Заявлений спосіб дає змогу отримувати одноразове столове приладдя, а саме посуд для фасування напоїв та їжі, що має привабливий зовнішній вигляд, витримує температуру напоїв та їжі 100 "С. Крім того, вироби за цим способом виготовлять з сировини, яка повністю розкладаються в природному середовищі, не завдаючи йому шкоди.

Claims (4)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб виготовлення біорозкладних виробів з відходів переробки пектиновмісної сировини, що включає виготовлення суміші шляхом змішування біорозкладної сировини рослинного походження в кількості 90-100 95 мас. фракції від 0,01 до 20 мм з добавками та водою, порційне вміщення отриманої суміші у попередньо нагріту до 120-250 "С прес-форму з наступною дією на суміш до п'яти циклів скидів-набору тиску до 10 МПа, який відрізняється тим, що як біорозкладну сировину використовують висушені пектиновмісні відходи переробки рослинної сировини з вмістом вологи до 14 95, а прес-форма має таку конструкцію, що забезпечує щільне її замикання та вихід надлишку суміші в циклі скидання тиску, а після формування готовий виріб додатково проходить термічну обробку при температурі 150-250 "С протягом 1-10 хвилин.

2. Спосіб виготовлення біорозкладних виробів з відходів переробки пектиновмісних культур за п. 1, який відрізняється тим, що як пектиновмісні відходи переробки рослинної сировини використовують висушений буряковий жом.

3. Спосіб виготовлення біорозкладних виробів з відходів переробки пектиновмісних культур за п. 1, який відрізняється тим, що як пектиновмісні відходи переробки рослинної сировини використовують сухі яблучні вижимки.

4. Спосіб виготовлення біорозкладних виробів з відходів переробки пектиновмісних культур за п. 1, який відрізняється тим, що як пектиновмісні відходи переробки рослинної сировини використовують сухі вижимки цитрусових.