Chương 5: Vật liệu bao bì sinh học

Chương 5: Vật liệu bao bì sinh học Vấn đề         Theo thống kê sơ Bộ Tài nguyên Môi trường, trung bình ngày/người tiêu dùng/túi nilon Nylon: thời gian phân hủy 50 năm → ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường Nhựa nhiệt dẻo: 10 tới 30 năm, chí kỷ, phân huỷ Đốt → gây ô nhiễm không khí Chôn lấp → tốn đất ảnh hưởng tới nguồn nước ngầm Hoạt động tái chế cần đầu tư thiết bị máy móc đắt tiền, hiệu kinh tế thấp Chỉ riêng năm 1996, giới sử dụng 150 triệu nhựa nhiệt dẻo → nhiều nước giới bắt đầu nghiên cứu polymer tự phân huỷ Polyme “xanh”   Chúng tạo từ nguồn nguyên liệu tái tạo, làm đổi lại trồng… Chúng phải trở thành phân bón bị phân hủy  Polyme  Tự nhiên: tạo từ nguồn hồi phục lại được, vd: tinh bột, xenlulose Tổng hợp: dựa vào chế phẩm công nghiệp dầu mỏ Bao bì sinh học  Sản phẩm từ nguyên liệu tự nhiên    Có thể polyme tách trực tiếp từ sinh vật Polyme tổng hợp từ monomer có nguồn gốc sinh học Hay hợp chất hữu thiên nhiên biến đổi     Bao bì từ vật liệu sinh học      Tính chống thấm Đặc tính quang học Tính co giãn Có thể đóng dấu in ấn dễ dàng Kháng nhiệt hóa chất Tính ổn định thân thiện với môi trường Giá cạnh tranh Phù hợp với quy định bao bì thực phẩm Tương tác bao bì thực phẩm: phải đảm bảo chất lượng an tòan thực phẩm Hình ảnh tự hủy ly vật liêu sinh học qua 1, 15, 30 50 ngày Vật liệu bao bì sinh học   Tinh bột, celulose, protein, gelatin… monomer từ chất hữu lên men Polyme phối trộn:    Poly(hydroxylalkanoates) (PHA), Polylactic acid (PLA) Thermoplastic tinh bột (TPS) Vật liệu PLA   Những vật liệu đóng gói plastic vững chắc, sử dụng phải thõa mãn: không đắt tiền, nhẹ, sạch, không thấm khí, không thấm nước dầu Sản xuất PLA: nguyên liệu tinh bột bắp Sản xuất PLA         Bắp nguyên liệu: xay cán Đường hóa thành dextrin Lên men tạo thành acid lactic Cô đặc: phân tử lactic kết hợp lại thành cấu trúc vòng: lactid Chưng cất: làm hợp chất lactid Trùng hợp: tạo chuỗi polyme mạch dài Thêm vào chất bổ sung Vật liệu PLA 10 Vật liệu PHA     Phương pháp lên men Phương pháp tổng hợp Khả tự phân hủy cao dễ tổng hợp Tự phân hủy thành C02 nước môi trường sinh vật tự nhiên 11 Vật liệu TPS    Vật liệu tinh bột có chứa chất dẻo chịu nhiệt Để có thuộc tính giống plastic , TPS trộng với vật liệu tổng hợp khác Tinh bột liên kết với polyme tổng hợp khác, với hàm lượng tinh bột > 50% tạo nên lọai plastic đáp ứng nhu cầu thị trường 12 Vật liệu bioplastic từ bắp 13 Vật liệu từ cellulose     Nguồn nguyên liệu phong phú, không tan nước hầu hết dung môi hữu Cellophane (giấy bóng kiếng): dạng phổ biến bao bì từ cellulose, sử dụng cho nhiều lọai thực phẩm tính chống thấm dầu, khả ngăn cản công vi khuẩn, tính suốt Cellulose acetate kết hợp với tinh bột để tạo nên plastic dễ phân hủy vi sinh vật Cellulose kết hợp với chitosan tạo màng có khả thấm khí thấm nước cao 14 Các vật liệu khác   Plastic từ tinh bột tạo cách ép đùn, thổi khí đúc thành khuôn Các loại bao bì thường dùng bao gói thực phẩm khô socola, kẹo , bánh… Phối trộn protein từ bắp acid béo người ta tạo loại resin cách ép đùn thành màng phân hủy sinh học ưu chuộng plastic.Vật liệu đốt cháy cho chất không gây độc hại Các loại màng thường dùng bao gói dạng thực phẩm đông lạnh, loại bánh, thức ăn nhanh… 15   Các plastic ăn làm từ tinh bột protein, sau sử dụng nghiền nhỏ làm thức ăn cho gia súc thành phần dinh dưỡng chứa cao Plastic từ khoai tây : Các phế phẩm ngành chế biến khoai tây tận dụng để làm plastic Tinh bột từ phế phẩm vi khuẩn thủy phân thành đường glucose, sau lên men nhờ vi khuẩn latic cho sản phẩm acid latic, sấy khô nghiền thành bột để dùng tạo dạng PLA plastic kỹ thuật ép đùn 16 Các loại protein dùng tạo màng 17 Bao bì nhựa tự phân hủy    Màng polyme tự phân hủy Không gây ô nhiễm môi trường Vật liệu chính: nhựa LDPE (low density polyetylen- polyetylen tỷ trọng thấp) tinh bột sắn 18 Bao bì phân hủy sinh học “made in VN”   Nhóm nghiên cứu khoa học trẻ khoa Khoa học Vật liệu (trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP HCM ThS Trương Phước Nghĩa chủ trì đạo Phó GS.TS Hà Thúc Huy tìm loại vật liệu để sản xuất bao bì, túi đựng có khả phân hủy sinh học Sử dụng hỗn hợp tinh bột nhiệt dẻo nhựa PVA có diện khoáng sét Montmorillonite phân tán kích thước nanomét, số phụ gia biến tính để làm sản phẩm bao bì, túi đựng có khả phân hủy sinh học hoàn toàn nhanh chóng, không gây ô nhiễm môi trường 19 Bao bì phân hủy sinh học “made in VN”     Tinh bột nhiệt dẻo: tính lý thấp, hút ẩm mạnh, phân hủy nhanh Giải pháp sử dụng nhựa PVA số phụ gia biến tính PVA số polymer có khả tự phân hủy sinh học thực môi trường đất tạo thành nước CO2 Từ hỗn hợp PVA tinh bột nhiệt dẻo cho đời sản phẩm mang tính ứng dụng cao để sản xuất bao bì, túi đựng đồ,v.v… 20  Công ty Tiến Thành TP HCM vừa cho đời loại bao bì đựng thực phẩm, nước uống sử dụng      80% nguyên liệu bột bắp, không gây ô nhiễm môi trường tự phân hủy 20% lại sản phẩm phụ gia thực phẩm an toàn Khác với hộp nhựa PE, bao bì tự hủy có màu ngà đặc trưng bột bắp mùi thơm bắp rang Ưu điểm bật chịu nhiệt độ cao: đưa hộp đựng thức ăn vào lò vi sóng để hâm nóng ăn Đặc điểm quan trọng   Sau sử dụng, bao bì từ bột bắp tự phân hủy môi trường Nếu chôn xuống đất có độ ẩm cao thời gian phân hủy bao bì khoảng tháng 21 Qui trình tạo màng: Tinh bột sắn→ Hòa tan (với nước) 4-12% → Phối trộn (polyethylene glycol (PEG) 0,1- 0,4%) → Hồ hóa ( 700C thời gian từ 5- 25 phút ) → Tráng mỏng (bề dày vật liệu 0.4-0.5 mm → Làm khô 22 Yếu tố quan trọng   Đặc tính vật liệu Giá 23 [...]... kỹ thuật ép đùn 16 Các loại protein dùng tạo màng 17 Bao bì nhựa tự phân hủy    Màng polyme tự phân hủy Không gây ô nhiễm môi trường Vật liệu chính: nhựa LDPE (low density polyetylen- polyetylen tỷ trọng thấp) và tinh bột sắn 18 Bao bì phân hủy sinh học “made in VN”   Nhóm nghiên cứu khoa học trẻ khoa Khoa học Vật liệu (trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP HCM do ThS Trương Phước Nghĩa chủ trì... Huy đã tìm ra loại vật liệu để sản xuất bao bì, túi đựng có khả năng phân hủy sinh học Sử dụng hỗn hợp tinh bột nhiệt dẻo và nhựa PVA có sự hiện diện của khoáng sét Montmorillonite phân tán ở kích thước nanomét, cùng một số phụ gia biến tính để làm ra sản phẩm bao bì, túi đựng có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn và nhanh chóng, không gây ô nhiễm môi trường 19 Bao bì phân hủy sinh học “made in VN”.. .Vật liệu PHA     Phương pháp lên men Phương pháp tổng hợp Khả năng tự phân hủy cao và dễ tổng hợp Tự phân hủy thành C02 và nước trong môi trường sinh vật tự nhiên 11 Vật liệu TPS    Vật liệu bằng tinh bột có chứa chất dẻo chịu nhiệt Để có những thuộc tính giống như plastic , TPS được trộng với những vật liệu tổng hợp khác Tinh bột liên kết với các... vi sinh vật Cellulose kết hợp với chitosan tạo màng có khả năng thấm khí và thấm nước cao 14 Các vật liệu khác   Plastic từ tinh bột được tạo ra bằng cách ép đùn, thổi khí và đúc thành khuôn Các loại bao bì này thường dùng bao gói các thực phẩm khô như socola, kẹo , bánh… Phối trộn giữa protein từ bắp và các acid béo người ta có thể tạo ra một loại resin bằng cách ép đùn thành màng phân hủy sinh học. .. khác, với hàm lượng tinh bột có thể > 50% sẽ tạo nên các lọai plastic đáp ứng nhu cầu thị trường 12 Vật liệu bioplastic từ bắp 13 Vật liệu từ cellulose     Nguồn nguyên liệu phong phú, không tan trong nước và hầu hết các dung môi hữu cơ Cellophane (giấy bóng kiếng): một trong những dạng phổ biến của bao bì từ cellulose, sử dụng cho nhiều lọai thực phẩm bởi tính chống thấm dầu, khả năng ngăn cản sự... cũng là một trong số ít polymer có khả năng tự phân hủy sinh học thực sự trong môi trường đất tạo thành nước và CO2 Từ hỗn hợp PVA và tinh bột nhiệt dẻo đã cho ra đời sản phẩm mang tính ứng dụng cao để sản xuất bao bì, túi đựng đồ,v.v… 20  Công ty Tiến Thành ở TP HCM vừa cho ra đời loại bao bì đựng thực phẩm, nước uống sử dụng      80% nguyên liệu chính là bột bắp, không gây ô nhiễm môi trường và... phẩm an toàn Khác với hộp nhựa PE, bao bì tự hủy này có màu ngà đặc trưng của bột bắp và mùi thơm như bắp rang Ưu điểm nổi bật là chịu được nhiệt độ cao: có thể đưa cả hộp đựng thức ăn vào lò vi sóng để hâm nóng món ăn Đặc điểm quan trọng nhất   Sau khi sử dụng, bao bì từ bột bắp sẽ tự phân hủy trong môi trường Nếu chôn xuống đất có độ ẩm cao thì thời gian phân hủy bao bì khoảng 6 tháng 21 Qui trình... tạo màng: Tinh bột sắn→ Hòa tan (với nước) 4-12% → Phối trộn (polyethylene glycol (PEG) 0,1- 0,4%) → Hồ hóa ( 700C trong thời gian từ 5- 25 phút ) → Tráng mỏng (bề dày vật liệu 0.4-0.5 mm → Làm khô 22 Yếu tố quan trọng   Đặc tính vật liệu Giá cả 23 ... Phối trộn giữa protein từ bắp và các acid béo người ta có thể tạo ra một loại resin bằng cách ép đùn thành màng phân hủy sinh học được ưu chuộng hơn plastic .Vật liệu này khi đốt cháy cho ra các chất không gây độc hại Các loại màng này thường dùng bao gói các dạng thực phẩm đông lạnh, các loại bánh, thức ăn nhanh… 15   Các plastic ăn được làm từ tinh bột và protein, sau khi sử dụng có thể nghiền nhỏ ... hợp với quy định bao bì thực phẩm Tương tác bao bì thực phẩm: phải đảm bảo chất lượng an tòan thực phẩm Hình ảnh tự hủy ly vật liêu sinh học qua 1, 15, 30 50 ngày Vật liệu bao bì sinh học   Tinh... nước) 4-1 2% → Phối trộn (polyethylene glycol (PEG) 0, 1- 0,4%) → Hồ hóa ( 700C thời gian từ 5- 25 phút ) → Tráng mỏng (bề dày vật liệu 0. 4-0 .5 mm → Làm khô 22 Yếu tố quan trọng   Đặc tính vật... chế phẩm công nghiệp dầu mỏ Bao bì sinh học  Sản phẩm từ nguyên liệu tự nhiên    Có thể polyme tách trực tiếp từ sinh vật Polyme tổng hợp từ monomer có nguồn gốc sinh học Hay hợp chất hữu thiên