ЭлБиб

ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

6/2007

123456

УПАКОВКА И ЛОГИСТИКА

ТЕМА НОМЕРА

Биоразлагаемые

полимерные материалы

в пищевой промышленности

Упаковка из биоразлагаемых мате$

риалов в последнее время является по$

стоянной темой для обсуждения в

прессе. Для описания терминологии

биологического разложения существу$

ет ряд определений, существенно не

различающихся друг от друга, суть ко$

торых сводится к тому, что биоразло$

жение – это вызванный биологической

деятельностью процесс, который при$

водит к получению натуральных конеч$

ных продуктов обмена веществ при из$

менении химической структуры мате$

риала.

Биоразлагаемые полимерные мате$

риалы можно разделить на три группы.

Первая группа – пластики на основе

природных биополимеров (натураль$

ный каучук, белки, полисахариды, хи$

тин, эпоксидированные масла, поли$

меры из ненасыщенных растительных

масел, лигнин, поллулан и т. д.).

Вторая – химически, микробиологи$

чески синтезированные полимеры и их

смеси. В области синтеза биоразлагае$

мых полимеров и сополимеров основ$

ной упор пока делается на варьирова$

ние строения мономеров. Большие

возможности, связанные с изменением

микроструктуры синтезируемых сопо$

лимеров, практически не реализованы.

К числу синтетических полимеров, в

основном биоразлагаемых, относят не$

которые алифатические и ароматичес$

кие полиэфиры, алифатические поли$

эфируретаны, полиамиды, полиэфир$

карбонат, поливиниловый спирт.

К третьей группе относят композици$

онные материалы. Изначально биораз$

лагаемые полимеры представляли со$

бой смеси обычных, уже хорошо изве$

стных полимеров (сополимеры этилена

с винилацетатом, сополимеры этилена

и пропилена, сополимеры этилена и

винилового спирта, сополимеры эти$

лена и акриловой кислоты, линейные

полиуретаны, наконец, полиэтилен) с

крахмалом. Но время показало, что та$

кие смеси не полностью биоразлагают$

ся: под влиянием микроорганизмов

расщепляется крахмал, а сама поли$

мерная матрица остается.

После 10 лет упорных попыток, ис$

следований, испытаний на мировом

рынке появился целый ряд биоразла$

гаемых пластиков, получаемых по са$

мым различным технологиям.

Основной перспективный и много$

обещающий пластик для пищевой про$

мышленности – полилактид, водостой$

кий, биоразлагаемый гидролизом до

СО

воды и метана, полимер, хорошо

компостируемый.

Спектр его использования в пище$

вой промышленности огромен: лами$

нирование бумаги для упаковки, посу$

да для микроволновых печей, мешки

для отходов, разовая посуда, упаковка

для пищевых продуктов. На основе по$

лилактидов получают сополимеры с

гликолидами, капролактоном, пласти$

фицируют собственным мономером

или олигомером. Технологи неустанно

ведут работы по усовершенствованию

режимов синтеза полилактидов и его

блок$сополимеров. При этом получают

продукты с различными физико$меха$

ническими свойствами (приблизитель$

но в 4 раза прочнее полиэтилена).

Сегодня на рынке появились новые

материалы, пригодные для различного

использования в пищевой промыш$

ленности. Получены композиции, об$

ладающие хорошей термосвариваемо$

стью, содержащие 9–90 % полилакти$

да, 9–90 % алифатического полиэфи$

ра, 1–20 % клейкого реагента. Алифа$

тический полиэфир получают полиме$

ризацией с раскрытием цикла цикли$

ческого лактона. Липкий компонент

может быть производным канифоли

или алифатическим, циклическим уг$

леводородным полимером. Из таких

композиций получают пленочные ма$

териалы соэкструзией, которые можно

ламинировать с бумагой.

Фоторазлагаемые пластики разлага$

ются под действии УФ$излучения в об$

ласти 290–320 нм. Их делят на две

группы. Одна группа полимеров содер$

жит в основной цепи светочувстви$

тельную группу, например сополимер

окиси углерода или винилкетона. Дру$

гую группу получают введением доба$

вок, представляющих собой аромати$

ческие кетоны, комплексы металлов на

основе дитиокарбаматных комплексов

железа, никеля и кобальта. Под дей$

ствием УФ$радиации комплекс железа

становится фотосенсибилизатором, а

никель$ и кобальтовые соединения

действуют как регуляторы этого про$

цесса.

К фоторазлагаемым полимерам, ко$

торые нашли широкое применение, от$

носят сополимеры этилена с окисью уг$

лерода, этилена или стирола с винил$

кетоном. Винилкетоновые сополимеры

выпускают под названием Ecolite, по

свойствам они близки к полиэтилену и

полистиролу и удобны для формова$

ния одноразовых чашек, пищевых под$

носов, мусорных мешков и пр.

Для литья тонкостенных изделий

толщиной 0,01–2 мм получены биораз$

лагаемые материалы на основе целого

ряда полиэфиров и их композиций с

уретанами, алифатическими или час$

тично ароматическими спиртам, ами$

носпиртами, высокофункциональными

изоцианатами, алкилдикарбоновыми

кислотами. При их создании использу$

ют также различные наполнители,

представляющие собой природные во$

локна длинной менее 1 мм: например,

кокосовый джут, конопляный, льня$

ной, хлопковый сизаль, их смеси, мо$

лотые зерна (скорлуп) маслин, абрико$

сов, миндаля, орехов, древесную

пробковую муку. Полученный матери$

ал обладает теплостойкостью (152

С),

высоким модулем упругости, хорошим

удлинением при растяжении (3 %), на$

пряжением при разрыве 45МПа, высо$

кой текучестью расплава.

Для пластиков большую роль играют

наполнители. Они повышают твер$

дость, термостабильность, прочност$

ные свойства, снижают усадку.

Целлюлоза как наполнитель не при$

меняется во многих термопластах, так

как она разлагается при высоких тем$

пературах переработки. Однако не$

мецкие технологи фирмы BAYER A.G

(Германия) получили серию биоразла$

гаемых материалов, наполненных пре$

имущественно целлюлозой (20–58 %).

Из них получают пленки для сельского

хозяйства, упаковки пищевых продук$

тов и др.

Не остановившись на достигнутом,

сотрудники фирмы BAYER стали на$

полнять ту же полимерную основу дре$

весной мукой (до 40 %) с размером

частиц ~ 0,5 мм, высушенной до 0,1 %

влажности. Из полученных биоразлага$

емых полимеров с добавкой по 5 % и

менее кристаллообразователя, стаби$

лизатора, смазки и обычного противо$

слипающего вещества получают одно$

и двухосноориентированные пленки с

возможной последующей пламя$,

плазма$, коронной, окисляющей по$

верхность обработкой.

Например, из полиэфирамида с вяз$

костью расплава 250 Па•с при темпе$

ратуре 190

С, температурой плавления

125

С, содержащего по 0,1 % смазки и

антиблокирующего агента, экструдиру$

О.А. Легонькова

Московский государственный университет прикладной биотехнологии

Электронная Научная СельскоХозяйственн я Библиотека