Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2725039C1 - Biodegradable dishware production method - Google Patents

Biodegradable dishware production method Download PDF

Info

Publication number
RU2725039C1
RU2725039C1 RU2019145596A RU2019145596A RU2725039C1 RU 2725039 C1 RU2725039 C1 RU 2725039C1 RU 2019145596 A RU2019145596 A RU 2019145596A RU 2019145596 A RU2019145596 A RU 2019145596A RU 2725039 C1 RU2725039 C1 RU 2725039C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
film
temperature
biodegradable
mixture
mold
Prior art date
Application number
RU2019145596A
Other languages
Russian (ru)
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)"
Priority to RU2019145596A priority Critical patent/RU2725039C1/en
Priority to EA202000161A priority patent/EA038718B1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2725039C1 publication Critical patent/RU2725039C1/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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to disposable utensils and packing materials which are completely decomposed in natural conditions without causing harm to environment and method of its production. Method of biodegradable dishware production from mixture of components, by molding said mixture in mold at heating and under pressure, characterized by that for mixture using powdered composition of grain extraction cake with particle size from 0.2 to 3.00 mm in amount of (95–98) wt%, having moisture content of not more than 9 %, and ground biodegradable film in 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 film said components are thoroughly mixed, treated with ultrasound, heated in water bath to temperature (80–90) °C is cooled to temperature of 50 °C, film is formed by irrigation on glass surface and dried at temperature (20–25) °C, then obtained film is ground to particles size of 0.01 to 3.20 mm; powdered composition of grain cake and biodegradable film is leveled in lower part of metal mold consisting of two parts by vibration during (0.2–0.5) min, then mold is covered with its upper part, creating pressure by means of connection with press (20–60) tons, at temperature (120–160) °C, then, mold is opened, pressure is reduced to atmospheric pressure and ready dishware is removed.EFFECT: technical result consists in developing a method of producing biodegradable molded dishware, having sufficient strength characteristics, biodegradability at given conditions without damage to environment.1 cl, 3 tbl

Description

Предлагаемое 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 present invention relates to disposable tableware and packaging materials, completely decomposable in natural conditions, without harming the environment and the method of its production. More specifically, the invention relates to disposable tableware that does not contain synthetic polymers resistant to aggressive environments, thus, determining the ability of the product to undergo biodegradation 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 for producing a composite biodegradable molded tableware from plant materials that are used in industrial enterprises involve the use of wheat straw, bran, compositions from harvest residues, composite mixtures from plant materials containing a synthetic polymer. Such methods make it possible to obtain products of limited applicability, with low performance, 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 масс. % соотношении компонентов. Формование смеси в изделия заданной формы и размера осуществляется при температуре 140-150°С, с использованием 500-тонного гидравлического пресса.A known method of producing self-decomposable disposable tableware and method of its production (patent for invention 2309652, "Self-decomposable disposable tableware and method of 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 grain crops at an established mass. % ratio of components. Forming the mixture into products of a given shape and size is carried out 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 complexity of the manufacturing process of the product, the selection of raw components, the difficulty of maintaining a bonding ability with the ratio of components, slight deviations from the established requirements adversely affect the deformation and mechanical properties, increases the biodegradation time.

Известен способ получения биоразлагаемых формованных изделий, в частности посуды и упаковки (патент на изобретение ЕР 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 tableware 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 products involves the use of water vapor pressure inside the composite form for mixing granular components with a granule size of from 0.01 to 2.80 mm in an amount of 95-100 wt. % containing more than 14 wt. % water. Placement of the prepared mixture in a special form, closing the form and subsequent simultaneous exposure of 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 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 task of the invention is the development of a method for the production of composite biodegradable molded glassware from a powder composition consisting of crushed grain meal and a biodegradable composite film having sufficient strength characteristics, biodegradability under given 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, масс. %: 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 био-разлагаемой 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) тонн, 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 utensils from a mixture of components, by molding the specified mixture in a mold when heated and under pressure, is characterized in that, according to the invention, a powdery composition of grain meal with a particle size of from 0 is used for the mixture , 2 to 3.00 mm in the 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, mass. %: 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) ° С, cooled to a temperature of 50 ° С, the film is formed by watering on a glass surface and dried at a temperature (20-25) ° C, then the resulting film is crushed to a particle size of 0.01 to 3.20 mm; the powder composition of grain meal and a biodegradable film is leveled at the bottom of a two-part metal mold by vibration for (0.2-0.5) minutes, then the mold is covered with its upper part, created with using the connection with the press, the pressure is (20-60) tons, at a temperature of (120-160) ° С, then the mold is slightly opened, the pressure is reduced to atmospheric and the cookware is 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 течении 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 тонн, 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 with vibration for 0.2-0.5 minutes at the bottom of this mold. Then the lower part of the mold is covered with the upper one to form a gap between the edges of the mold 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 relieved. The form is opened and the finished dishes are removed.

Для получения биоразлагаемой посуды используют смесь, включаю 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, масс. %: картофельный крахмал - (4,2-5,0), альгинат натрия - (0,1-0,8), глицерин - (5,0-20,0), дистиллированная вода - остальное; с последующим измельчением высушенной пленки до размера частиц 0,01 до 3,20 мм.To obtain biodegradable utensils, 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. %, humidity not more than 9% and crushed biodegradable composite film, in an amount of not more than 2-5 wt. %, consisting of the components of the mixture, mass. %: potato starch - (4.2-5.0), sodium alginate - (0.1-0.8), glycerin - (5.0-20.0), distilled water - the rest; followed by grinding 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 dishes have a flat, dense, impact-resistant, slightly rough surface that does not change their properties when 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 dishes, 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. %, humidity not more than 9% and crushed biodegradable composite film, in an amount of not more than 2-5 wt. %, i.e. in general, the starting 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 минут 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 течении 5 минут 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, stirring is first carried out with a mechanical stirrer at a speed of 120 rpm for 5 minutes, a mixture of starch and sodium alginate, taken in a ratio of 5: 1, dissolved in distilled water, 1-5 parts of glycerol are added at the end of the mixing process . The resulting suspension is treated with ultrasonic treatment (UZV) on the Volna device, model UZTA-0.63 / 22-OM, 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 ultrasonic testing is heated in a water bath with stirring and at a temperature of (80-90) ° С and the solution is cooled to a temperature of 50 ° С. Films are formed using the method of watering on 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 the solution to be treated is placed, and the temperature (28 ± 4) ° С 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 shells, as well as the 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. %:Biodegradable composite material (film) based on plant biopolymers obtained in the following ratio of components, wt. %:

картофельный крахмал 4,2-5,0potato starch 4.2-5.0

альгинат натрия 0,1-0,8sodium alginate 0.1-0.8

глицерин 5,0-20,0glycerol 5.0-20.0

дистиллированная вода - остальное.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 varies in different proportions. Potato - 24%, rice - 75%, corn - 70%, wheat - 64% starch are sources of starch. Potato starch is one of the most common polysaccharides used as a stabilizer and thickener in food production. Potato starch has a high degree of swelling and a low gelation temperature. The physicomechanical 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 deficiency, the films do not stretch, they easily break when bent. With an excess of glycerol, films poorly separate 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, film-forming substances (sodium alginate) are additionally 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, thus being widely used in the food industry [2, 4].

Гранулометрический состав зернового шрота (таблица 1) должен иметь с размер частиц от 0,2 до 3,00 мм, что обеспечивает максимальное сцепление материала. Для измельчения используют мельницу ЛЗМ-1М. 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 grain size distribution of 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 mill LZM-1M is used. In the presence of larger particles, the surface of the dish loses homogeneity, acquires increased roughness, and separate stratified areas stand out. The presence of only a small particle size leads to a loss of strength characteristics and impact resistance of dishes when dropped.

Figure 00000001
Figure 00000001

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 reduction in humidity is preferable, but for this, as a rule, additional equipment and energy consumption are necessary, which is not cost-effective from the point of view of economic development efficiency. The use of grain meal moisture content of more than 9% leads to an uneven surface of the product due to a sharp transition of moisture contained in the raw material into a vapor state during pressing of products at elevated temperature and pressure.

Использование температуры нагрева смеси в пресс-форме перед прессованием в пределах (120-160)°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 heating temperature of the mixture in the mold before pressing within (120-160) ° C is due to the fact that lower values (less than 120 ° C) do not allow the crushed biodegradable composite film used in the mixture to melt, which sharply reduces the strength characteristics of the products . While the temperature above 160 ° C leads to the burning of the surface of the molded products.

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

Использование данных режимов перемешивания смеси крахмала и альгината натрия (120 об/мин в течение 5 минут) 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.Using these modes of mixing a mixture of starch and sodium alginate (120 rpm for 5 minutes) allows you to get the most homogeneous structure of the suspension, and in the future, the film. A lower intensity and duration of exposure leads to the formation of compacted clots, a non-uniform film structure, reduces its elasticity and strength characteristics. The high intensity and duration of exposure is impractical 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 significant that the solution be treated with ultrasonic action (ultrasound) 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 cavitation disintegration of food media is caused by the pressure reached on the surface of the bubbles when they are compressed to a minimum volume relative to the rest state (collapse). Due to the ultrasonic treatment, structural changes occur in the matrix of the composite. Ultrasonic ultrasound promotes the preparation of homogeneous suspensions of the film solution and accelerates the crosslinking of components [1, 5].

Используемая мощность воздействия (630 Вт) обусловлена максимальными техническими характеристиками прибора, а длительность воздействия (5 минут 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 exposure power (630 W) is due to the maximum technical characteristics of the device, and the exposure duration (5 minutes in the cooling system (28 ± 4) ° С) allows to obtain the lowest viscosity of solutions (142.8 ± 25) mPa * s and to form thin irrigation method , homogeneous in composition, elastic film, well crushed to a given particle size distribution.

Заданный диапазон температуры нагрева ((80-90)°С) и его длительность (не более 5 минут) 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 range of heating temperature ((80-90) ° С) and its duration (no more than 5 minutes) are determined by the selection of optimal parameters for the technological operation — crystallization of starch (gelation process), with less temperature and time exposure, gelation does not occur, and with a greater impact - excessive dilution of the system is observed, which reduces the strength characteristics of the films.

Гранулометрический состав биоразлагаемого композиционного материала (таблица 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 to the minimum characteristics it is not advisable from an economic point of view and leads to significant losses during mechanical mixing of the mixture as a result of settling on the walls of the tank.

Figure 00000002
Figure 00000002

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 20-60 тонн, 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 crushed biodegradable composite film based on natural biopolymers with a particle size of 0.01 to 3.20 mm in an amount of 2-5 wt. % thoroughly mixed until a homogeneous composition. Then the mixture is placed in the lower part of the metal mold, level the mixture with vibration and formed after closing 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 the hydraulic press, with a pressure of 20-60 tons, at a temperature 120-160 ° C. Then the pressure is released, the mold is opened and the molded utensils are removed.

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

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 - 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 - a mixture of grain meal: crushed biodegradable composite film in a ratio of 95: 5.

Figure 00000003
Figure 00000003

На основании результатов, представленных в таблице 3, можно сделать вывод, что полученные 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 д.р.), на основании данного факта оптимальными образцами выбраны 3 и 4.Based on the results presented in table 3, we can conclude that the obtained biodegradable utensils have good stiffness indicators, and with the introduction of more crushed biodegradable composite film, this characteristic increases. But when the ratio of grain meal: crushed biodegradable composite film 95: 5, the appearance of pronounced surface defects (ribbing, swelling of individual surfaces and 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.Crockery is able to completely disintegrate into individual structural elements. The specified material for making dishes may serve as material for the development of compost. In determining the degree of development of molds on the material, it was found that it contains a sufficient amount of nutrients conducive to 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 lacks synthetic materials and it can be concluded that the tableware made according to the proposed method for self-biodegradation under the influence of natural factors.

Список использованной литературыList of references

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. Friedman. - Moscow: Publisher: Food Industry, 1964. - 196 p.

2. Закирова, А.Ш. Влияние ферментативной обработки крахмала картофельного на физико-механические свойства биопленок/ А.Ш. Закирова, Т.Н. Манахова, А.В. Канарский, З.А. Канарская// Вестник Казанского Технологического Университета. - 2013. - Т. 16. - №6. - С. 117-120.2. Zakirova, A.Sh. The effect of enzymatic processing of potato starch on the physicomechanical properties of biofilms / A.Sh. Zakirova, T.N. Manakhova, A.V. Canary, Z.A. Canary // 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 polymeric 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 Ananiev// 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 Ananiev // Proceedings of the International Multidisciplinary Scientific Ge-oConference SGEM. - 2018. - V. 18. - P. 1019-1025.

Claims (1)

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 - (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 ультразвуком, 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) тонн, при температуре (120-160)°С, затем пресс-форму приоткрывают, снижают давление до атмосферного и извлекают готовую посуду.A method for the production of biodegradable utensils from a mixture of components by molding the mixture in a mold under heating and pressure, and for the mixture using a powdered composition of grain meal with a particle size of from 0.2 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, sonicated, heated in a water bath to a temperature of (80-90) ° С, cooled to a temperature of 50 ° С, the film is formed by watering on a glass surface and dried at a temperature (20-25) ° C, then the resulting film is crushed to a particle size of 0.01 to 3.20 mm; the powder composition of grain meal and a biodegradable film is leveled at the bottom of a two-part metal mold by vibration for (0.2-0.5) minutes, then the mold is covered with its upper part, created using a compound with the press, the pressure is (20-60) tons, at a temperature of (120-160) ° С, then the mold is slightly opened, the pressure is reduced to atmospheric and the cookware is removed.
RU2019145596A 2019-12-30 2019-12-30 Biodegradable dishware production method RU2725039C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019145596A RU2725039C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Biodegradable dishware production method
EA202000161A EA038718B1 (en) 2019-12-30 2020-06-15 Biodegradable dishware production method

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 (1)

Publication Number Publication Date
RU2725039C1 true RU2725039C1 (en) 2020-06-29

Family

ID=71509926

Family Applications (1)

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

Country Status (2)

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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2802471C1 (en) * 2022-06-01 2023-08-29 Роман Васильевич Никитин Method for manufacturing biodegradable molds and application of the method for disposal of beer production waste

Citations (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

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3009365U (en) * 1994-07-25 1995-04-04 キタノ製作株式会社 Operating axis conversion waterproof switchgear
JP4574738B1 (en) * 2010-02-15 2010-11-04 株式会社原子力エンジニアリング Biodegradable molded products
PL221219B1 (en) * 2012-09-28 2016-03-31 Anna Wysocka Method for for producing biodegradable moldings, especially vessels and packs
CN106947117B (en) * 2017-05-04 2019-06-07 淄博成达塑化有限公司 Fiber reinforcement starch foaming tableware of complete biodegradable and preparation method thereof

Patent Citations (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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2802471C1 (en) * 2022-06-01 2023-08-29 Роман Васильевич Никитин Method for manufacturing biodegradable molds and application of the method for disposal of beer production waste
RU2826933C2 (en) * 2022-07-25 2024-09-18 Руслан Павлович Сырокваша Method of producing products from whole grains

Also Published As

Publication number Publication date
EA038718B1 (en) 2021-10-08
EA202000161A1 (en) 2021-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
McHugh Production, properties and uses of alginates
US7700172B2 (en) Articles prepared from biodegradable compositions and manufacturing methods
CH718780A2 (en) PROCESS FOR MANUFACTURING A FULLY BIODEGRADABLE TABLEWARE BASED ON VEGETABLE FIBERS AND STARCH.
WO2021114694A1 (en) Method for preparing arrowhead resistant starch by ultrasound synergistic pullulanase
CN1230386A (en) Plant fiber tableware, food and article packing products and their production
Tan et al. Biodegradable mulches based on poly (vinyl alcohol), kenaf fiber, and urea
JP2006509098A (en) Biodegradable composition having improved water resistance and process for producing the same
CN114269824B (en) Biodegradable compostable molding material composition, molded article and method of manufacture
Pulungan et al. Optimisation on the production of biodegradable plastic from starch and cassava peel flour using response surface methodology
RU2725039C1 (en) Biodegradable dishware production method
JP5300254B2 (en) Binder for food
RU2542558C2 (en) Homogeneous biodegradable mix for production of moulded articles and method of its fabrication
RU2731695C1 (en) Method for producing biodegradable composite material based on plant biopolymers (embodiments)
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
JP2023023146A (en) Seedling pot
CN112552702A (en) Environment-friendly rice hull-based disposable tableware
JP2004008040A (en) Material for agriculture and use of the same
RU2784190C1 (en) Method for obtaining a polysaccharide composite material based on ultrasonic treatment
Farid et al. Manufacturing of Starch from Rice, Corn, Potato, and Wheat and Its Industrial Applications
Handayani et al. Optimization of the Elongation of Bioplastic from Durian Seed Starch Using Response Surface Methodology
RU2766889C1 (en) Food biodegradable disposable tableware-packing
Wilson Development of biodegradable films from enzymatically modified cassava starch
CN106069278A (en) Disposable degradable is from nutrition lightweight flowerpot and preparation method thereof
JPH06113670A (en) Method for culturing mushroom and nutritive agent for mushroom
EP3315536B1 (en) Biodegradable polymeric derivatives