Chủ đề: Vật liệu bao bì bioplastic

CHỦ ĐỀ: VẬT LIỆU BAO BÌ BIOPLASTICVật liệu bao bì sinh họcI. Mở Đầu Theo thống kê của bộ tài nguyên môi trường, trung bình 1 ngày, 1 người phải sử dụng ít nhất 1 chiếc túi nilong. Thời gian để phân hủy những chiếc túi nilong này là khoảng 50 năm sẽ ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường. Chính vì lí do trên nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu và sản xuất những loại polyme tự phân hủy.Giới thiệu chung: Polyme được xem là “xanh” thì phải thỏa mãn 2 yêu cầu: - Được tạo từ những nguồn nguyên liệu có thể tái tạo. - Phải trở thành phân bón khi bị phân hủy.  Bao bì sinh học là sản phẩm từ nguyên liệu tự nhiên. Bao bì từ vật liệu sinh học phải đáp ứng được các tiêu chuẩn như:Tính chống thấm.Đặc tính quang học.Tính co giãn.Có thể đóng dấu và in ấn dễ dàng.Kháng nhiệt và hóa chất.Ổn định, thân thiện với môi trường và có giá cả cạnh tranh.Hơn nữa bao bì 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.II. Một số loại vật liệuII.1. Vật liệu từ tinh bột:  Đây là nguồn nguyên liệu có sẵn và rẻ tiền. Hạt tinh bột có thể được kết hợp với plastic,đặc biệt kết hợp với polyolefins.  Có 3 loại polyme phối trộn:Polyhydroxyalkanoates (PHA)Polyactic acid (PLA)Thermoplastic tinh bột (TPS)1. TPS:Polyme TPS là polyme 100% tinh bột đã có chỗ đứng trên thị trường. Nó có ưu điểm là: chi phí năng lượng thấp, giá cả thấp hơn với plastic truyền thống.Để có những thuộc tính như plastic, TPS được trộn với các vật liệu khác. Tinh bột liên kết với các polyme khác, với hàm lượng tinh bột lớn hơn 50% sẽ tạo nên các loại plastic khác.a. Starch/ Vinyl alcohol copolymersCó nhiều loại plastic với hình dạng và hoạt tính khác nhau.plastic chứa tinh bột có tỷ lệ AM/AP lớn hơn 20/80 sẽ ko hòa tan ngay cả ở trong nước sôi,ngược lại thì sẽ bị hòa tan từng phần.Điểm hạn chế của vật liệu này là giòn và nhạy cảm với độ ẩm.Cơ chế của sự phân hủy:Thành phần tự nhiên: dù được che chắn bởi cấu trúc mạng nhưng vẫn bị phân hủy bởi enzyme ngoại bào của vsv. Thành phần tổng hợp được phân hủy do sự hấp phụ bề mặt của vsv.b. Aliphatic polyesters:Khi trộn tinh bột với polyester béo sẽ tạo thành vật liệu nhiệt dẻo và dễ thổi tạo hình.Một số polyester béo thích hợp: poly - 3 - capro - lactone, các polymer tạo thành từ phản ứng của các glycol. Sự kết hợp này sẽ tăng thuộc tính cơ, giảm sự nhạy cảm với nước, tăng khả năng phân hủy.Đã có nhiều nghiên cứu thay thế bao bì plastic từ các chế phẩm dầu mỏ bằng bao bì plastic từ bắp. Vật liệu làm từ nguồn nguyên liệu này hạn chế việc gây ô nhiễm môi trường do khi phân hủy không tạo ra các chất gây độc.2. PLA  Được SX từ sự lên men tinh bột. Loại polyme này tiêu tốn ít năng lượng hơn plastic. Mặc dù thân thiện với môi trường nhưng ko được sử dụng rộng rãi do chi phí SX cao.  Người ta SX PLA dựa vào nguồn nguyên liệu từ tinh bột bắp. Bắp được xay và cán. Sau đó đường hóa thành các dextrin. Các dextrin này sẽ chuyển thành acid lactic trong quá trình lên men.Quá trình cô đặc sẽ làm cho 2 phân tử plastic kết hợp lại thành cấu trúc vòng goi là lactid. Hợp chất này sẽ được làm sạch qua quá trình chưng cất. Sau đó chúng trùng hợp tạo chuỗi polyme mạch dàiSau đó, vật liệu này được bán cho các cty và được gia công thêm để cho ra sp cuối cùng. Sau 1 thời gian sử dụng thì PLA sẽ bị hủy đi hoặc tái chế lại.Sản xuất bao bì PLA (polylactic acid) từ vỏ quả dưa hấu: - Hiện nay nguồn nguyên liệu từ vỏ quả dưa hấu rất dồi dào, giá trị không cao nên tận dụng sản xuất bao bì sẽ phù hợp. - Vỏ dưa hấu sau khi được nghiền (nếu vỏ khô bỏ thêm nước) rồi tiến hành lên men acid lactic để thu được dung dịch acid lactic. Sau đó tiến hành kết tinh để tinh sạch lactic rồi tiến hành polyme hóa ta thu được polylactic acid. Sau đó định hình theo hình dạng theo yêu cầu.Nghiền nhỏPolymer hóaPolylactic acidĐịnh hìnhVỏ dưa hấuCấy giống vi khuẩn lacticDung dịch acid lacticKết tinh để tinh sạch lacticSản phẩmII.2. Vật liệu từ cellulose:Cellulose là nguồn nguyên liệu phong phú. Ko hòa tan trong nước và hầu hết dung môi hữu cơ. Cellophane (giấy bóng kính) là 1 trong những dạng phổ biến của bao bì xenllulose, được sd cho nhiều loại thực phẩm bởi tính chống thấm dầu, ngăn cản sự tấn công của vi khuẩn và tính trong suốt của nó.Vd: chúng ta có thể gói bánh mì bằng cellulophan -1 loại vật liệu phân hủy sinh họcNgoài ra cellulose acetate được kết hợp với tinh bột tạo nên plastic dễ phân hủy bởi vsv. Cellulose cũng kết hợp với chitozan tạo màng có khả năng thấm khí và thấm nước cao.II.3. Vật liệu từ chitin và chitosan Chitin được tổng hợp chủ yếu bởi côn trùng, tôm cua và nấm sợi, là 1 loại composit bền vững tạo bộ khung ngoài bảo vệ cho chúng. Chitin khi khử nhóm acetyl sẽ tạo thành chitosan.1. Chitin Tên hóa học: poly – N – Acetyl – D – Glucosamine. Công thức phân tử: 2. Chitosan Tên hóa học: Poly - (1,4) – 2 – Amino – 2 – deoxy – D – glucan Công thức phân tử: IV. Bao bì thông minh và năng động:1. Những ứng dụng của OLED và RFID: Hiện nay, thành tựu nghiên cứu về các loại màn hình diode phát sáng hữu cơ (OLED – organic Light emitting diode) và các chíp nhận dạng tần số sóng vô tuyến (RFID – Radio Frequency Identifacation) đang được ứng dụng rộng rãi để sản xuất ra các loại bao bì hiển thị thông tin như: “xin đừng ăn tôi, tôi đã hết hạn sử dụng”, “hãy chưng cách thủy tôi”... Các thông tin này giúp khách hành tránh được nhiều rủi ro về vệ sinh y tế và nhưng nguy cơ bị ngộ độc.2. Bao bì đụng thực phẩm bằng xốp PS phân hủy sinh học:  Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một phương pháp mới để tạo ra xốp PS phân hủy sinh học.  Hiện nay, các nhà khoa học thuộc ĐH khoa học công nghệ ở Trung Quốc đã phát triển 1 phương pháp mới gắn các hạt nhựa hấp thụ nước đường kính khoảng 5 micromet và styren trước khi được polyme hóa để tạo PS.  Khi loại PS này tiếp xúc với nước, các hạt polyme nở ra, phá hủy cấu trúc polyme thành bột sau đó sẽ bị phân hủy sinh học. Xốp PS rẻ hơn so với các vật liệu thường, phân hủy nhanh hơn và không bị mất tính năng trong khi dùng.Một số vật liệu khác:  Hãng tin AFP cho biết 2 nhà kinh doanh trẻ của Mỹ là Eben Bayer và Gavin Mcintyre đã phát triển 1 loại bao bì đóng gói hàng được sản xuất từ chất thải nông nghiệp và nấm, thay thế thùng đựng hàng làm bằng nhựa polyxetiren. Loại bao bì này khi phân hủy không sinh ra CO2 – gây hiệu ứng nhà kính.  Ở Việt Nam, Công Ty Phú Hòa (Bến Tre) đưa ra bao bì tận dụng từ nguồn phế liệu bã mía, xơ dừa. Công Ty nhựa Tiến Thành (TP.HCM) sản xuất hộp cơm, ly uống nước, hộp đựng bánh bao từ nguyên liệu bột bắp.