Обзор: биодеградируемые упаковочные пленочные материалы
https://doi.org/10.20914/2310-1202-2023-2-216-225
Аннотация
В настоящее время биопластики, представляющие собой пластмассы на биологической основе (биодеградируемые/небиодеградируемые), составляют около 1% от примерно 390 миллионов тонн пластика, производимого ежегодно. Однако по мере роста спроса и появления более сложных материалов, продуктов рынок биопластика уже растет очень динамично. Технологии получения биодеградируемых гибких полимерных упаковочных материалов стремительно развиваются в США, Европе. В России разработка технологий по созданию такого рода упаковочных материалов находится в стадии становления. Биодеградируемые упаковочные материалы производятся промышленными предприятиями из изначально биодеградируемых крахмала, полимолочной кислоты, целлюлозы. Также существуют биокомпозитные материалы, создаваемые путем смешения полимера с наполнителем, вводимым для улучшения физико-механических свойств и удешевления конечного продукта. Получение биодеградируемых полимерных материалов биотехнологическим путем является не выгодным дорогостоящим процессом. Традиционные синтетические пластики, получаемые из продуктов переработки нефти, даже с добавлением специальных добавок/присадок (в том числе с использованием оксобиоразлагаемых добавок) нуждаются в дополнительных условиях компостирования. В данной статье проведен анализ рынка упаковочной биодеградируемой продукции и рассмотрены основные пути получения биодеградируемых полимерных гибких упаковочных материалов на основе полимеров, получаемых непосредственно из природного материала. Большое количество исследований посвящено химической модификации таких полимеров, что позволяет получить гибкие упаковочные материалы с улучшенными физико-механическими характеристиками по сравнению с исходными и не уступающими традиционным синтетическим пластикам.
Об авторах
Л. В. Александрова
Национальный исследовательский университет ИТМО
Россия
Россия
аспирант, , Кронверкский пр., д. 49, г. Санкт-Петербург, 197101, Россия
М. В. Успенская
Национальный исследовательский университет ИТМО
д.т.н., профессор, центр химической инженерии, Кронверкский пр., д. 49, г. Санкт-Петербург, 197101, Россия
А. Л. Ишевский
Национальный исследовательский университет ИТМО
к.э.н., инженер, центр химической инженерии, Кронверкский пр., д. 49, г. Санкт-Петербург, 197101, Россия
Список литературы
1. Wilde B. Bioplastics market data. European Bioplastics. URL: https://www.european-bioplastics.org/
2. Shaikh S. An overview of biodegradable packaging in food industry // Current Research in Food Science. 2021. № 4. P. 503–520. doi: 10.1016/j.crfs.2021.07.005
3. Degnan T. Global $10+ bn biodegradable plastic market outlook // Focus on catalysts. 2019. № 12. P. 3. doi: 10.1016/j.focat.2019.11.009.
4. Сперанская О. Российский рынок пластика // Пластик и пластиковые отходы в России. 2021. № 1. С. 6–9.
5. Волкова А.В. Россия. Производство первичных полимеров. URL: https://plastinfo.ru/
6. Чарный М. Промышленные биотехнологии // Обзор рынка биотехнологий в России. 2021. № 1. С. 48–51.
7. Priyadarshi R. Chitosan-based biodegradable functional films for food packaging applications // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2020. V. 62. P. 1–16. doi: 10.1016/j.ifset.2020.102346.
8. Hidayati S. Effect of glycerol concentration and carboxy methyl cellulose on biodegradable film characteristics of seaweed waste // Heliyon. 2021. V. 7. № 8. P. 1–9. doi: 10.1016/j.heliyon.2021.e07799
9. Butler B.L., Vergano P.J., Testin R.F. Mechanical and Barrier Properties of Edible Chitosan Films as affected by Composition and Storage // Food Science. 1996. V. 61. № 5. P. 953–956. doi: 10.1111/j. 1365–2621.1996.tb10909.x
10. Carli C.D. Production of chitosan-based biodegradable active films using bio-waste enriched with polyphenol propolis extract envisaging food packaging application // International Journal of Biological Macromolecules. 2022. V. 213. P. 486–497. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.05.155
11. Jha P. Effect of grapefruit seed extract ratios on functional properties of corn // International Journal of Biological Macromolecules. 2020. № 163. P. 1–11. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.251
12. Суворова А.И., Тюкова И.С., Труфанова Е.И. Биоразлагаемые полимерные материалы на основе крахмала // Успехи химии. 2000. V. 69. № 5. P. 494–503. doi: 10.1070/RC2000v069n05ABEH000505
13. Molavi H., Behfar S., Shariati M. A review on biodegradable starch based film // JMBFS. 2015. V. 4. № 5. P. 456–461. doi: 10.15414/jmbfs.2015.4.5.456–461
14. Muscat D., Adhikari B. Comparative study of film forming behaviour of low and high amylose starches using glycerol and xylitol as plasticizers // Journal of Food Engineering. 2012. V. 109. № 2. P. 189–201. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2011.10.019
15. Van Soest J.J., Benes K., Wit D. The influence of starch molecular mass on properties of extruded thermoplastic starch // Polymer. 1996. V. 37. № 16. P. 3543–3552.
16. Hasan M., Gopakumar D., Olaiya N.G., Zarlaida F. et al. Evaluation of the thermomechanical properties and biodegradation of brown rice starch-based chitosan biodegradable composite films // International Journal of Biological Molecules. 2020. V. 156. P. 896–905. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.04.039
17. Seligra P., Jaramillo C., Fama L. Biodegradable and non-retrogradable eco-films based on starch–glycerol with citric acid as crosslinking agent // Carbohydrate Polymers. 2016. V. 138. № 15. P. 66–74. doi: 10.1016/j.carbpol.2015.11.041
18. Tien N., Nguyen H., Le N., Khoi T. Biodegradable films from dragon fruit (Hylocereus polyrhizus) peel pectin and potato starches crosslinked with glutaraldehyde // Food Packaging and Shelf Life. 2023. V. 37. № 101084. P. 1–12. doi: 10.1016/j.fpsl.2023.101084
19. Bangar S., Whiteside S. Nano-cellulose reinforced starch bio composite films – A review on // International Journal of Biological Macromolecules. 2021. V. 185. P. 849–860. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.07.017
20. Xie Y., Pan Y., Cai P. Cellulose-based antimicrobial films incroporated with ZnO nanopillars on surface as biodegradable and antimicrobial packaging // Food Chemistry. 2022. V. 368. № 130784. P. 1–12. doi: 10.1016/j.foodchem.2021.130784
21. Danmatam N., Pearce J.T.H., Pattavarakorn D. UV-Shielding biodegradable films based on carboxymethyl cellulose filled with henna extracts // Materials today. 2023. V. 74. № 3. P. 450–456.
22. Zhang Y., Li J., Huang X., Yang C. Performance-enhanced regenerated cellulose film by adding grape seed extract // International Journal of Biological Macromolecules. 2023. V. 232. № 123290. P. 1–10. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2023.123290.
23. Luo Q., Hossen M., Zeng Y. Gelatin-based composite films and their application in food packaging: A review // Journal of Food Engineering. 2022. V. 313. P. 1–16. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2021.110762.
24. Suderman N., Isa M. The effect of plasticizers on the functional properties of biodegradable gelatin-based film: A review // Food Bioscience. 2018. V. 24. P. 111–119. doi: 10.1016/j.fbio.2018.06.006
25. Pushpadass H., Marx D., Hanna M. Effects of Extrusion Temperature and Plasticizers on the Physical and Functional Properties of Starch Films // Starch. 2008. V. 60. № 10. P. 527–538. doi: 10.1002/стар. 200800713
26. Bergo P., Moraes I. Effects of plasticizer concentration and type on moisture content in gelatin films // Food Hydrocolloids. 2013. V. 32. № 2. P. 412–415. doi: 10.1016/j.foodhyd.2013.01.015
27. Liu F., Chiou B., Avena-Bustillos R., Zhang Y. Study of combined effects of glycerol and transglutaminase on properties of gelatin // Food Hydrocolloids. 2016. V. 65. P. 1–9. doi: 10.1016/j.foodhyd.2016.10.004
28. Chen L., Qiang T. Fabrication and evaluation of biodegradable multi-cross-linked mulch film based on waste gelatin // Chemical Engineering Journal. 2021. V. 495. № 129639. P. 1–10. doi: 10.1016/j.cej.2021.129639.
29. Shahbazi Y. The properties of chitosan and gelatin films incorporated // International Journal of Biological Macromolecules. 2017. V. 99. P. 746–753. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2017.03.065
30. Chen H., Wu C., Feng X., He M. et al. Effects of two fatty acids on soy protein isolate/sodium alginate edible films: Structures and properties // LWT. 2022. V. 159. P. 1–12. doi: 10.1016/j.lwt.2022.113221
31. Xiao Y., Liu Y., Kang S., Wang K. et al. Development and evaluation of soy protein isolate-based antibacterial nanocomposite films containing cellulose nanocrystals and zinc oxide nanoparticles // Food Hydrocolloids. 2020. V. 106. P. 1–11. doi: 10.1016/j.foodhyd.2020.105898
32. Wei N., Liao M., Xua K. High-performance soy protein-based films from cellulose nanofibers and graphene oxide constructed synergistically via hydrogen and chemical bonding // RSC Advances. 2021. № 37. P. 1–13. doi: 10.1039/D1RA02484A
33. Tai N.L., Adhikari R., Shanks R. Aerobic biodegradation of starch–polyurethane flexible films under soil burial condition: Changes in physical structure and chemical composition // International Biodeterioration & Biodegradation. 2019. V. 145. P. 1–11. doi: 10.1016/j.ibiod.2019.104793
34. Basumatary I., Mukherjee A., Kumar S. Chitosan-based composite films containing eugenol nanoemulsion, ZnO nanoparticles and Aloe vera gel for active food packaging // International Journal of Biological Macromolecules. 2023. V. 242. № 2. P. 1–12. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2023.124826
35. Иванова Т., Розанцев Э. "Активная" упаковка: реальность и перспектива XXI века // Калкулэйт – производство пищевых упаковок. URL: https://www.calculate.ru
36. Barret A. Biodegradable Food Packaging Extending Food Shelf Life. URL: https://bioplasticsnews.com/
Рецензия
Для цитирования:
Александрова Л.В., Успенская М.В., Ишевский А.Л. Обзор: биодеградируемые упаковочные пленочные материалы. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2023;85(2):216-225. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2023-2-216-225
For citation:
Alexandrova L.V., Uspenskaya M.V., Ishevsky A.L. Overview: Biodegradable Packaging Film Materials. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2023;85(2):216-225. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2023-2-216-225
Просмотров:
357
Послать статью по эл. почте 
Оставить комментарий 
