Bao bì sinh học

Bao bì sinh học.pptx Tính chống thấm. Tính co giãn. Có thể đóng dấu và in ấn rõ ràng. Kháng nhiệt và hóa chất. Ổn định, thân thiện với môi trường và có giá cả cạnh tranh. Phải phù hợp với quy định về bao bì thực phẩm, tương tác giữa bao bì và thực phẩm phải đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm. Ưu điểm: Được sản xuất từ nguyên liệu sinh học, thường là phế phẩm của ngành nông nghiệp. Có tính thấm, chịu được nhiệt và hóa chất. Bảo vệ môi trường. Tận dụng các nguồn tài nguyên thực vật. Có khả năng phân hủy, tái chế cao, hạn chế tối đa kinh phí xử lí môi trường. An toàn hơn cho thực phẩm và người sử dụng.

Bao bì sinh học

Giảng viên hướng dẫn:

Đại học Bách khoa Hà Nội

Bao bì thực phẩm

-TS Đỗ Thị Yến

PGS.TS Vũ Thu TrangMã lớp: 144630

Danh sách thành viên

Nội dung

Quá trình phân hủy sinh học

Ứng dụng

Các loại vật liệuTổng quan

Đặc tính

Tổng quan

01.

1.1 Thực trạng sử dụng bao bì hiện nayTheo báo cáo của Liên Hợp Quốc hàng năm:

túi nilon được sử dụng

thùng dầu được dùng để sản xuất đồ nhựatấn rác thải nhựa

70 % rác thải nhựa là từ

NGÀNH BAO BÌ

1.2 Khái niệm

Bao bì sinh học là sản phẩm từ nguyên liệu tự

nhiên, có khả năng tự hủy sinh học Đáp ứng các tiêu chuẩn:• Tính chống thấm.

• Tính co giãn.

• Có thể đóng dấu và in ấn rõ ràng.• Kháng nhiệt và hóa chất.

• Ổn định, thân thiện với môi trường và có

giá cả cạnh tranh.

• Phải phù hợp với quy định về bao bì thực

phẩm, tương tác giữa bao bì và thực phẩm phải đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm.

Xu hướng sử dụng bao bì

Ưu điểm:

•Được sản xuất từ nguyên liệu sinh học, thường là phế phẩm của ngành nông nghiệp.

•Có tính thấm, chịu được nhiệt và hóa chất.

•Bảo vệ môi trường.

•Tận dụng các nguồn tài nguyên thực vật.

•Có khả năng phân hủy, tái chế cao, hạn chế tối đa kinh phí xử lí môi trường.

•An toàn hơn cho thực phẩm và người sử dụng.

1.4 Ưu và nhược điểm

1.4 Ưu và nhược điểm

Nhược điểm:

•Chi phí sản xuất cao.

•Khả năng in ấn, độ bền, độ dẻo của bao bì sinh học còn thua kém các loại bao bì khác.

•Phạm vi sử dụng hạn chế hơn các loại bao bì khác.

•Khả năng được sử dụng rộng rãi rất thấp khi bao bì plastic đã trở thành một vật liệu mang tính truyền thống lâu đời.

•Dễ nhầm lẫn với bao bì có thể phân hủy.

Quá trình phân hủy sinh học

02.

Polyme phân hủy sinh học có khả

năng phân hủy thành những phân tử đơn giản như CO2, nước, CH4, các hợp chất vô cơ hoặc sinh khối dưới tác động của một số yếu tố, trong đó chủ yếu bởi vi sinh vật khi ủ, chôn trong môi trường tự nhiên, thường có số mắt xích trong phân tử nhỏ hơn 5000 Ví dụ: tinh bột, xenlulozo

2 Quá trình phân hủy sinh học

Tự hủy sinh học là quá trình phân

hủy triệt để bao bì nhựa (từ nguyên liệu nhựa có nguồn gốc thực vật) do tác động của vi sinh vật và độ ẩm thành phần hữu cơ.

Quá trình quang hợp

Giai đoạn 1: Phân huỷ

Giai đoạn 2: Phân huỷ sinh học

2.1 Phản ứng sinh học

Quá trình tự phân huỷ sinh học túi nilon

Phản ứng sinh học (phản ứng phân rã của polyme): là quá trình phân ly Trong

đó các liên kết của polyme bị phân cắt thành các đơn phân tử (monome) hoặc các đa phân tử tương tự nhưng có khối lượng thấp hơn (oligome) khi tương tác với enzyme từ vi sinh vật.

Phản ứng sinh học xảy ra khi có sự tác động của vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí.

2.2 Yếu tổ ảnh hướng đến tốc độ và quá trình phân hủy sinh học

Bị ảnh hưởng bởi các yếu tố phi sinh học ngoài môi trường:

• Ánh sáng: giúp rút ngắn thời gian phá huỷ cấu trúc

của các vật liệu.

• Nước: dung môi để thuỷ phân một số vật liệu, tạo ra

độ ẩm cần thiết để các vi sinh vật có thể tồn tại và sinh trưởng được.

• Oxy: yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi sinh vật  muốn tăng hoặc giảm

tốc độ của quá trình phân huỷ sinh học thì chỉ cần tăng giảm nồng độ oxy sao cho phù hợp.

• Nhiệt độ: ảnh hưởng đến tốc độ xuống cấp của vật liệu (phản xạ sinh học) và

tốc độ của phản ứng phân rã polyme.• Tính khả dụng sinh học.

Các loại vật liệu

03.

3 Các loại vật liệu

Nhóm 1

Nhóm 2

Nhóm 3

Polyme được tách trực tiếp từ các nguồn tự nhiên (chủ yếu là thực vật).

Polyme được sản xuất từ phương pháp tổng hợp hóa học từ monomer.

Polyme sản xuất nhờ vi sinh vật hoặc vi khuẩn cấy truyền gen.

3.1 Vật liệu từ tinh bột3.1.1 PLA (polylactic acid)

 Một loại polyme nhiệt dẻo, độ bền cao, có đặc tính tương tự như Polyproylene (PP), Polyethylene (PE) và Polystylene (PS).

 Được sản xuất từ lên men tinh bột nhờ vi sinh vật.

 Có thể phân hủy sinh học, có thể tái chế và có thể ủ tạo phân bón.

3.1 Vật liệu từ tinh bột3.1.2 Vật liệu PHAs (Polyhydroxyl alkanoates)

 Là một họ gồm nhiều polyester được sản xuất bằng cách lên men đường, glucose hoặc dầu thực vật nhờ vi sinh vật.

 Các đặc tính vật lý và cơ học có thể điều chỉnh bằng cách lựa chọn vi khuẩn, điều kiện lên men và cơ chất.

 Phân hủy sinh học và có thể sử dụng làm phân trộn.

 Có thể thay thế PP, polyethylene (PE) và polystyrene (PS) nhờ có đặc tính mềm dẻo.

 Nhược điểm: chi phí sản xuất đắt

hơn các loại bao sinh học khác.

Life Cycle of PHA Polymers in Biomaterials (Vòng đời của polyme PHA trong vật liệu sinh học)

3.1 Vật liệu từ tinh bột3.1.3 TPS (thermoplastic starch)

 Là polyme sản xuất hoàn toàn từ nguyên liệu tinh bột.

 Có thể phân hủy sinh học và ủ phân tạo phân bón.

 Chi phí năng lượng sản xuất thấp.

 Giá thành rẻ hơn nhiều so với bao bì plastic truyền thống.

 Nhược điểm: Tính chất cơ học kém (độ bền kéo

thấp, tính hút ẩm cao) nên có ứng dụng hạn chế trong ứng dụng tạo màng hay bao bì.

 TPS được trộn với các vật liệu khác để nâng cao các đặc tính Tinh bột liên kết với các polyme khác, với hàm lượng tinh bột lớn hơn 50% sẽ tạo nên các loại plastic khác.

 Cellulose phân hủy sinh học bởi nấm và vi khuẩn.

 Cellophane (giấy bóng kính) là một trong

những dạng phổ biến của bao bì cellulose, được sử dụng cho nhiều loại thực phẩm bởi tính chống thấm dầu, ngăn cản sự tấn công của vi khuẩn và tính trong suốt của nó.

3.3 Vật liệu từ Chitin và Chitosan

 Nguồn nguyên liệu: vỏ côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác, giun tròn, thành tế bào nấm, tảo.

 Chitin khi khử nhóm acetyl sẽ

tạo ra chitosan Chitin và

Chitosan là 2 loại polymer có đặc tính cơ phù hợp để tạo dạng màng và dạng sợi.

 Chitosan không độc, an toàn với con người, tự phân hủy sinh học.

 Chitin và chitosan có đặc tính kháng khuẩn tốt đối với nhiều loại nấm men và vi khuẩn có trong thực phẩm.

Đặc tính

04.

12.110.303 - 0.418339018568

Khả năng chống thấm nước (38 độ C), 90% RH (g/m^2/ngày)

7.78 - 9.027 - 501.164.59 - 90.535 - 1.3

Khả năng phân

hủyCóCóCó CóCó

4 Đặc tính

Tính chấtPolymers sinh họcKết luận

- Độ bền phụ thuộc vào loại phụ gia sử dụng trong quá trình tạo màng.

- Nhiều polymer phân hủy sinh học có cùng độ bền kéo so với nhựa nhiệt dẻo như: CPLA, PLA, PHA có giá trị tương đương PET, PVC, OPS nên có thể thay thế.

2 Tốc độ truyền hơi nước

PLA > tinh bột > cellulose > PHA > chitinNhựa phân hủy sinh hoc có tính thấm nước ít hơn so với polymer nhiệt dẻo, nên sử dụng để bảo quản sản phẩm khô.

Cellulose > PHA > chitin > tinh bột > PLATốc độ oxy thấm qua màng là rất ít, chỉ cho phép 1 lượng oxy nhất định thấm qua với polymers sinh học.

- PLA có độ dãn cao xấp xỉ HDPE 300%)

(250-Các polyme phân hủy sinh học thường có % độ giãn dài thấp.

- Chitin > cellulose > PHB > PLA > tinh bột Chitin không thể đúc thành các hình dạng khác nhau nên thường được pha trộn với vật liệu khác.

- Chitin có tnc là 290–300 °C, tương đương với PET hoặc PC

4 Độ giãn dài khi đứt

5 Độ nóng chảy3 Tốc độ truyền oxy

1 Sức căng PLA > chitin > PHA > cellulose > tinh bột

TênCó thể thay thế

Polyhydroxyalkanoat

Axit polylactic (PLA)

(LDPE và HDPE)Polystyrene (PS)Polyethylene

terephthalate (PET)Polypropylene (PP)

4 Đặc tính

Ứng dụng

05.

5.1 Túi phân hủy sinh học

Túi phân hủy sinh học có thể được sử dụng để bảo quản và đóng gói các sản phẩm thực phẩm, là một sự thay thế tuyệt vời cho túi polyethylene.

5.2 Hộp đựng

Các khay làm từ PLA định hướng được sử dụng để bảo quản xoài, dưa và các loại trái cây nhiệt đới khác. Thời hạn sử dụng của trái cây được đóng gói giống như thời hạn sử dụng của trái cây đóng gói trong khay PET.

5.3 Màng phân hủy sinh học

 Cho phép hô hấp có kiểm soát.

 Đặc tính rào cản tốt.

 Duy trì tính toàn vẹn cấu trúc thực phẩm.

 Ngăn ngừa hoặc giảm bớt hư hỏng vi sinh vật.

Ví dụ: màng PLA bảo quản salad

ăn liền (màng chiết xuất 6,5% có hiệu quả nhất trong vòng 5 ngày bảo quản chống lại vi khuẩn hiếu khí và 7 ngày bảo quản chống lại nấm mốc).

Vỏ bọc đầu tiên ra đời được chế tạo nhồi xúc xích không bị nứt, cảm quan đẹp.

Ứng dụng bao bì sinh học trong bảo quản thực phẩm

Loại

Chitosan • Xoài giữ trong hộp carton có phủ màng chitosan, 27, mực độ O2 và CO2 giảm 3 và 5%.

• Thời hạn bảo quản tăng, không có nấm phát triển, hương vị, màu sắc duy trì.OPLA • Bảo quản trái cây nhiệt đới

cắt tươi dưới dạng khay, ở 10, hàm lượng khí được điều chỉnh cân bằng O2 và CO2 là 19% và 3%.

• Bảo quản từ 6-8 ngày, giống trái cây được gói bằng PET, không có nấm phát triển và chất nhờn trên bề mặt.

Loại

OPLA

Bảo quản bằng khí điều biến

Nguyên tắc của kĩ thuật MAP:

-Là phương pháp bảo quản thực phẩm bằng cách sử dụng màng bao để bao thực phẩm với thành phần khí đã được thay đổi và không có sự kiểm soát, điều chỉnh nào trong suốt thời gian bảo quản.-Bao gói thực phẩm bằng một loại bao bì

chống thấm khí chọn lọc.

Khí điều biến:

- CO2: hạn chế sự phát triển của vi khuẩn, nấm mốc Nhiệt độ thấp thì độ hòa tan của CO2 tăng.

- O2: làm ôxy hóa dầu, mỡ, giữ màu đỏ của thịt và hạn chế sự phát triển của vi khuẩn kỵ khí.

- N2: khí trơ, ngăn cản hoặc hạn chế tất cả các loại phản ứng.

Tài liệu tham khảo

polyhydroxyalkanoates (PHAs), green alternatives to petroleum-based plastics: a review, 2021

Quang Diễn - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Bao bì phân hủy sinh học: Lựa chọn phù hợp để bảo vệ môi trường, Tạp chí Môi trường số 9/2021.

https://www.ifbb-hannover.de/en/facts-and-statistics.html

Cảm ơn cô và các bạn

đã lắng nghe!