daigai

Well-Known Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối

MỤC LỤC
1. Tổng quan về bao bì từ vật liệu sinh học 1
1.1 Lịch sử 1
1.2 Phân loại 2
1.3 Đặc điểm, tính chất của các loại bao bì sinh học 2
1.3.1 Đặc điểm chung của bao bì sinh học 2
1.3.2 Đặc điểm riêng 2
1.4 Yêu cầu, tiêu chuẩn vật liệu bao bì sinh học 3
2. Vật liệu bao bì sinh học từ tinh bột 4
2.1 Tổng quan về tinh bột 4
2.1.1 Đặc điểm, hình dạng và kích thước của tinh bột 4
2.1.2 Cấu trúc của hạt tinh bột 5
2.1.3 Thành phần hóa học của tinh bột 6
2.1.4 Một số tính chất của tinh bột 11
2.1.5 Vai trò và ứng dụng của tinh bột trong công nghiệp thực phẩm và một số ngành khác: 13
2.1.6 Nguồn thu nhận tinh bột 14
2.2 Vật liệu bao bì từ tinh bột 15
2.2.1 Polyactic acid (PLA) 15
2.2.2 Polyhydroxyalkanoates (PHA) 28
2.2.3 Thermoplastic starch (TPS) 33
3. Các công trình nghiên cứu về vật liệu bao bì từ tinh bột, nguyên liệu khác 38
3.1 Bao bì tự hủy làm từ nhựa và tinh bột 38
3.2 Bao bì làm từ vỏ trái cây 38
3.3 Bao bì làm từ tinh bột đậu nành 39
3.4 Vật liệu bao gói có tác dụng kháng vi sinh vật trong các sản phẩm thịt 39
3.5 Màng bao polysaccharide 39
3.6 Màng bao có nguồn gốc từ carbohydrate 40
3.7 Màng bao có nguồn gốc từ cellulose 40
3.8 Màng bao bì chống nấm móc cho các sản phẩm tinh bột 40
3.9 Màng bao tổng hợp từ tinh bột ngô và chitosan 41
4. Tương lai, hướng phát triển 41
5. Kết luận 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO 43



1. Tổng quan về bao bì từ vật liệu sinh học
1.1 Lịch sử
Theo những kết luận của các nhà khoa học thì từ thời tiền sử, những con người đầu tiên trên trái đất đã tìm cách bảo tồn những thức ăn dư thừa mà họ thu thập được trong quá trình săn bắn, câu cá trong thời gian lâu nhất có thể để chuẩn bị tốt cho bất kỳ sự thiếu lương thực trong tương lai. Họ đã sử dụng lá cây, vỏ cây và da động vật để lưu trữ thực phẩm của họ.
Dần dần, con người bắt đầu biết sử dụng đất nung để chứa chất lỏng. Những bao bì cổ xưa như chậu bằng đất nung và túi da ngày nay vẫn còn trong các viện bảo tàng khảo cổ học và cổ sinh học. Điều đó đã chứng minh sự ra đời rất sớm và tầm quan trọng của bao bì đối với đời sống cổ xưa của tổ tiên chúng ta. Mặc dù hình thức ban đầu của bao bì rất thô sơ, nhưng cũng khẳng định tính hữu dụng của nó.
Trải qua nhiều thế kỷ, qua những sản phẩm khảo cổ của các nền văn minh cổ xưa để lại, chúng ta nhận thấy các sản phẩm chứa đựng dần dần có những bước tiến vượt bậc, đưa những chủng loại bao bì tiến gần đến với những tác phẩm nghệ thuật hơn so với vật dụng thông thường. Thực tế, chúng là những sản phẩm tiền nhiệm cho sản phẩm bao bì hiện nay. Mặc dù cải tiến kỹ thuật rất ít, nhưng các bộ sưu tập gốm và thủy tinh thổi có ở các bảo tàng ngày hôm nay chứng minh mức độ quan trọng mà bao bì mang lại và trở thành công cụ không thể thiếu trong đời sống hàng ngày của con người.
Trong thời Trung cổ, thùng gỗ đã trở thành loại bao bì được sử dụng thường xuyên nhất để bảo quản hàng hoá. Chúng được sử dụng để lưu trữ tất cả các loại chất rắn và chất lỏng, bảo vệ chúng khỏi ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm. Thế mạnh của bao bì gỗ là sử dụng khi vận chuyển hàng hóa trên những con đường khó đi và đường biển. Bao bì thùng gỗ ra đời cũng làm cho ngành công nghiệp bao bì ở châu Âu thực sự cất cánh. Phạm vi rộng lớn của sản phẩm làm sẵn có cho người tiêu dùng mang lại một thay đổi trong lối sống, cung cấp cho người tiêu dùng nhiều sự lựa chọn hơn và cho phép nền thương mại phát triển.
Năm 1920, các sáng chế của giấy bóng kính trong suốt đánh dấu sự bắt đầu của thời đại về nhựa, các túi nhựa đầu tiên được sử dụng cho bao bì được phát hiện vào năm 1933. Còn túi nhôm lát mỏng được phát minh ra để sử dụng cho các sản phẩm thuốc và dược phẩm.
Ngày nay, các dạng bao bì plastic, nhôm thiếc được sử dụng rộng rãi do các đặc tính của chúng ( độ bền cơ lý cao, tiện lợi,…). Tuy nhiên các loại bao bì này cần tốn nhiều chi phí cho việc phân loại, xử lý, tái chế sau sử dụng, đặc biệt là chúng không thân thiện với môi trường. Và bao bì sinh học được tạo ra để khắc phục những vấn đề trên.
1.2 Phân loại
Bao bì sinh học có nguồn gốc từ các nguyên liệu tự nhiên, chia thành 3 loại sau:
- Polyme được tách trực tiếp từ các nguồn tự nhiên (chủ yếu là thực vật) ví dụ như các polysaccarit (tinh bột, xenluloza) và protein (như casein, gluten của bột mì)
- Polyme được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học từ monome. Ví dụ, vật liệu polylactat là một polyeste sinh học được polyme hóa từ monome axit lactic. Các monome này được sản xuất nhờ phương pháp lên men các cacbonhydrat tự nhiên.
- Polyme được sản xuất nhờ vi sinh vật hay vi khuẩn cấy truyền gen. Vật liệu polyme sinh học điển hình nhất trong trường hợp này là polyhydroxy - alkanoat; chủ yếu là polyhydroxybutyrat (HB) và copolyme của HB và hydroxy- valerat (tên thương mại là biopol).
1.3 Đặc điểm, tính chất của các loại bao bì sinh học
1.3.1 Đặc điểm chung của bao bì sinh học
Ưu điểm:
- Bảo vệ môi trường.
- Tận dụng các nguồn tài nguyên thực vật.
- Có khả năng tái chế cao.
- Hạn chế tối đa kinh phí để xử lý bao bì.
- An toàn hơn với thực phẩm và sức khỏe con người.
Nhược điểm:
- Khả năng được sử dụng rộng rãi rất thấp khi bao bì plastic đã trở thành một vật liệu mang tính truyền thống lâu đời.
- Phạm vi sử dụng hẹp hơn so với bao bì plastic.
- Khả năng in ấn, độ bền, độ dẻo của bao bì sinh học còn thua kém so với bao bì plastic.
1.3.2 Đặc điểm riêng
a. Polymer tự nhiên
Từ cellophane: có độ trong, sáng vì vậy được dùng nhiều dưới dạng cửa sổ cho các túi và hộp carton, cũng như để bao gói bên ngoài các hộp quà.
- Cellophane có tính trong suốt, độ bóng bề mặt cao.
- Tính bền cơ học kém như lực xé, kéo, có thể rách dễ dàng khi có một vết cắt.
- Không có độ cứng vững.
- Không thể hàn dán nhiệt, cellophane phủ nitrocellulose nhằm mục đích hàn dán nhiệt khi ghép mí và tăng tính chống thấm khí.
- Tạo nếp gấp một cách dễ dàng.
- Giá thành cao.
Từ chitosan: trong thực tế người ta đã sử dụng để chứa đựng, bảo quả các loại ra quả như đào, dưa chuột, đậu, quả kiwi…
- Dễ phân hủy sinh học.
- Vỏ tôm phế liệu là nguồn nguyên liệu rất dồi dào, rẻ, có sẵn quanh năm.
- Tận dụng được việc sử dụng phế thải trong chế biến thủy sản để bảo quản thực phẩm.
b. Polymer tổng hợp
Polyme polyhydroxyalkanoat (PHA) làm từ công nghệ vi sinh có đặc tính tạo màng tuyệt vời. PHA được sản xuất ra có tính chất gần giống với nhựa PE, polypropylen (PP) hay polyeste (PET). PHA dễ bị phân hủy trong đất, bền với nước và dễ được chế biến theo tiêu chuẩn chế biến chất dẻo thông thường.
Các polyhydroxy butyrat (PHB) tạo ra vật liệu cứng chắc còn polyhydro xyvalerat (PHV) lại có độ dẻo dai. Một số tính chất đặc điểm của PHB: đặc tính dẻo đàn hồi, chịu nhiệt, bị phân hủy sinh học (phân hủy hoàn toàn bởi vi sinh vật), không có độc tố, có thể được sản xuất từ những nguồn có thể tái tạo.
1.4 Yêu cầu, tiêu chuẩn vật liệu bao bì sinh học
Bao bì sinh học là sản phẩm từ nguyên liệu tự nhiên. Bao bì sinh học phải đáp ứng được các tiêu chuẩn như:
- Tính chống thấm (nước).
- Có thể đóng dấu và in ấn dễ dàng.
- Đặc tính quang học.
- Kháng nhiệt và hóa chất.
- Tính đàn hồi, co dãn.
- Ổ định, thân thiện với môi trường.
- Tính tiện dụng
Với các bao bì dùng để bao gói nông sản thì cần thêm đặc tính thông khí tốt. Ngoài ra còn phải đáp ứng các quy định của nhà nước hiện hành về bao bì thực phẩm, tương tác giữa bao bì và thực phẩm phải đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm.
2. Vật liệu bao bì sinh học từ tinh bột
2.1 Tổng quan về tinh bột
2.1.1 Đặc điểm, hình dạng và kích thước của tinh bột
Tinh bột tiếng Hy Lạp là amidon, công thức hóa học: (C6H10O5)n là một polysaccharide carbohydrates chứa hỗn hợp amylose và amylopectin. Tinh bột là polysaccharide chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh bột cũng có trong các loại củ như khoai tây, sắn, củ mài. Một lượng tinh bột đáng kể cũng có trong các loại quả như quả chuối, sa kê và nhiều loại rau trong đó xảy ra sự biến đổi thuận nghịch từ tinh bột thành đường glucose phụ thuộc vào quá trình chín và chuyển hóa sau thu hoạch. Điều này có ảnh hưởng quan trọng tới chất lượng của sản phẩm thu được.
Các polysaccharide dự trữ thường có mặt trong thực vật dưới dạng không hòa tan trong nước, do đó có thể tích tụ một lượng lớn trong tế bào mà vẫn không ảnh hưởng tới áp suất thẩm thấu. Tinh bột là một trong số những polysaccharide dự trữ quan trọng nhất và cũng được tích lũy một lượng lớn trong giới thực vật. Trong mọi cây – từ cây tảo bậc thấp cho đến một số cây thượng đẳng chủ yếu là hai lá mầm, các glucid vốn được tạo ra ở lục lạp do quá trình quang hợp đều nhanh chóng chuyển thành tinh bột. Tinh bột ở mức độ này gọi là tinh bột đồng hóa, rất linh động nên có thể được sử dụng ngay trong quá trình trao đổi chất hay có thể được chuyển thành tinh bột dự trữ ở trong hạt, quả củ, rễ thân và bẹ lá.
Có thể chia tinh bột thực phẩm thành ba hệ thống:
- Hệ thống tinh bột của các hạt cốc.
- Hệ thống tinh bột của các hạt họ đậu.
- Hệ thống tinh bột của các loại củ.
Nhìn bề ngoài, tinh bột là một thể bột mịn màu trắng bao gồm từ nhiều hạt rất nhỏ. Hình dáng, cấu tạo và kích thước của các hạt này khác nhau và rất đặc trưng cho từng loại cây.
3.3 Bao bì làm từ tinh bột đậu nành
Các nghiên cứu xem xét vật liệu nhựa sinh học có nguồn gốc từ polysaccharide từ đậu nành đã và đang phát triển theo hướng tích cực. Polysaccharide đậu nành dạng hòa tan (SSPS) kết hợp với Zataria multiflora Boiss (Zeo) hay Mentha pulegium (MEO) ở nồng độ thích hợp sẽ tạo thành lớp màng bền vững và có thể ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Màng bao sinh học và bao bì thực phẩm tự hủy là các sản phẩm đã được ứng dụng thành công tại các nước phát triển.
3.4 Vật liệu bao gói có tác dụng kháng vi sinh vật trong các sản phẩm thịt
Để ngăn chặn sự phát triển và lây lan của vi sinh vật gây bệnh và hư hỏng thông qua thực phẩm thịt, vật liệu đóng gói kháng sinh là một giải pháp thay thế tiềm năng. Thay vì trộn chất kháng khuẩn trực tiếp với thực phẩm, kết hợp chúng trong màng bao bì cho phép tăng hiệu quả sử dụng của bao bì thực phẩm bảo vệ trực tiếp lên bề mặt thực phẩm, nơi sự phát triển của vi sinh vật được tìm thấy chủ yếu. Bao bì kháng khuẩn bao gồm hệ thống phân tán chất hoạt tính sinh học trong bao bì, lớp phủ chất hoạt tính sinh học trên bề mặt của vật liệu đóng gói, hay sử dụng các đại phân tử kháng sinh với lớp màng hình thành lớp bảo vệ vững chắc. Tiềm năng của các công nghệ này được đánh giá về việc bảo quản thịt và sản phẩm thịt.
3.5 Màng bao polysaccharide
Những lớp màng từ polysaccharide có tiềm năng được sử dụng rộng rãi cho nhiều sản phẩm. Những lớp màng này có thể được sử dụng để kéo dài tuổi thọ của các loại trái cây, rau quả, hải sản, thịt, và các sản phẩm bánh kẹo bằng cách ngăn chặn tình trạng mất nước, quá trình oxy hóa, phản ứng màu nâu trên bề mặt, và khuếch tán dầu... Hơn nữa, khi áp dụng cho các loại trái cây và rau quả, lớp phủ polysaccharide dựa trên có thể cải thiện chất hóa lý, dinh dưỡng, và đặc tính cảm quan của sản phẩm. Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng sự kết hợp của các hợp chất hoạt động giống như kháng sinh, chất chống oxy hóa, hay bacteriocins trong các lớp màng ăn được và lớp phủ có thể cải thiện sự an toàn vi sinh vật và thời hạn sử dụng, và có thể được sử dụng để ổn định chất lượng sản phẩm trong quá trình lưu trữ. Các lớp màng này có bản chất là polysaccharide sẽ tạo thành hàng rào vững chắc bảo vệ các tác nhân gây hư hỏng.
3.6 Màng bao có nguồn gốc từ carbohydrate
Carbohydrate đã được nghiên cứu sâu để phát triển thành một lớp màng ngoài chức năng vừa để bảo vệ thực phẩm vừa có thể ăn được. Các carbohydrate điển hình như: chitosan, các dẫn xuất cellulose, pectin, và galactomannans đã được đánh giá có khả năng tạo màng và ứng dụng trong lĩnh vực bao bì thực phẩm. Nghiên cứu đánh giá các phương pháp hình thành, tính chất hóa lý, và các ứng dụng trong bảo quản thực phẩm của chitosan, các dẫn xuất cellulose, pectin, và galactomannans phủ và các lớp màng bao do chúng tạo ra. Kiểm tra trên trái cây, rau, và cá philê đã chỉ ra rằng tuổi thọ của các sản phẩm thực phẩm đã được kéo dài. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đang dành thời gian và nỗ lực đáng kể để cải thiện các tính chất về độ ẩm, thoát hơi nước, đó là hạn chế lớn cho các lớp bao bì, thông qua việc sử dụng các polysaccharides và lipid, công nghệ nano, và sửa đổi cơ học …
3.7 Màng bao có nguồn gốc từ cellulose
Màng bao bì được kết hợp từ cellulose sulfate (CS) và glycerol bằng phương pháp thích hợp. Những lớp màng CS dày đặc trong suốt, đồng nhất , linh hoạt, hòa tan trong nước và khả năng chống các loại dầu và chất béo. CS có trọng lượng phân tử và glycerol trong thành phần bị ảnh hưởng tính chất cơ học và độ thấm hơi nước của màng CS . Sức mạnh căng thẳng (TS) của màng CS từ MW cao ( η2 % = 907, dung dịch nước có độ nhớt 2%) có thể đạt 60.27 MPa. Hơn nữa, việc bổ sung glycerol và tăng trọng lượng phân tử CS có thể làm giảm WVP xuống giá trị khoảng 3,7 × 10-11 gm -1 s- 1 Pa -1 , trong đó hiệu suất cản hơi của màng CS có thể được điều chỉnh bởi trọng lượng phân tử CS và glycerol .
3.8 Màng bao bì chống nấm móc cho các sản phẩm tinh bột
Màng bao thấm dung môi siêu tới hạn (SSI) đã được thử nghiệm cho sự kết hợp của các hợp chất tự nhiên vào các vật liệu biocomposite cho bao bì thực phẩm. Cinnamaldehyde với hoạt tính kháng khuẩn đã chứng minh chống lại nấm, thường được tìm thấy trong các sản phẩm bánh mì, được ngâm tẩm thành công trên biocomposite tinh bột sắn dựa trên vật liệu sử dụng siêu carbon dioxide làm dung môi. Quá trình được thí nghiệm ở các điều kiện (áp suất, thời gian thẩm thấu và tỷ lệ xả áp) ở nhiệt độ cố định (35°C) để nghiên cứu ảnh hưởng của họ trên số lượng cinnamaldehyde ngâm tẩm cũng như hình thái học của những lớp màng. Kết quả cho thấy tất cả các điều kiện cho phép để hình thành lượng hoạt tính kháng khuẩn vượt trội so với trước đây sử dụng phương pháp kết hợp thông thường. Hơn nữa, giảm đáng kể khả năng hấp thụ hơi nước cân bằng và độ thấm hơi nước trong những lớp màng được quan sát thấy sau khi chế biến SSI mà là một lợi thế rõ ràng của quá trình, xem xét các ứng dụng dự kiến .
3.9 Màng bao tổng hợp từ tinh bột ngô và chitosan
Màng bao dựa trên quá trình nhiệt dẻo tinh bột ngô (TPS) và chitosan / chitin thu được bằng cách trộn và tan chảy nhiệt nén. Chitosan và kết hợp chitin để TPS ma trận gây ra một số thay đổi cơ cấu chủ yếu là do sự tương tác giữa hydroxyl tinh bột và các nhóm amin chitosan/chitin. Mức độ kết tinh của màng TPS được tăng lên với biopolymers. Giá trị nhiệt độ nóng chảy entanpy cho màng TPS-chitosan/chitin kết quả thấp hơn so với tương ứng với mức kiểm soát TPS. Màng có bề mặt đồng nhất và mịn màng, không có lỗ hỏng và các vết nứt và không có sự chuyển dịch glycerol được chứng minh bằng kính hiển vi điện tử quét. Màng với chitosan / chitin giới màu sắc cao hơn, khả năng hấp thụ tia cực tím và độ mờ đục hơn phim TPS. Bổ sung 10 g chitosan hay chitin/100 g tinh bột giảm 35 và 56% khả năng thẩm thấu hơi nước tương ứng. Biopolymers ngoài TPS tăng độ bền kéo và mô đun đàn hồi, và giảm kéo dài đứt. Màng TPS- chitosan giảm S. aureus và E. coli tăng trưởng trong sản phẩm thực phẩm.
4. Tương lai, hướng phát triển
Tình trạng ô nhiễm môi trường do các bao plastic, ngoài ra nó còn làm ảnh hưởng tới sức khỏe của người tiêu dùng. Hiện nay càng nhiều người có ý thức bảo vệ môi trường sống, vì thế bao bì sinh học làm từ các nguyên liệu tự nhiên, rẻ, nhiều như tinh bột là một giải pháp lâu dài và có tính kinh tế cao. Chất dẻo sinh học hiện tại có giá thành cao hơn so với chất dẻo thông thường từ 20% cho đến 100%. Quá trình sản xuất chất dẻo hóa dầu đã được công nghiệp hóa trong nhiều thập kỉ nên đạt hiệu suất cao hơn so với sản xuất chất dẻo sinh học. Mặt khác, quá trình sản xuất chất dẻo sinh học cũng tồn tại những vấn đề như chất thải trong sản xuất hay việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu và việc chuyển đổi từ rừng sang nông nghiệp gây mất cân bằng về lợi nhuận. Bạn cũng cần phân chia các loại chất dẻo có nguồn gốc khác nhau để giảm thiểu thiệt hại trong quá trình sản xuất, Khả năng phân hủy và tái chế cũng là một thách thức lớn. Vấn đề đầu tiên đó là có rất nhiều dạng phân hủy sinh học. Một số phân hủy dưới tác động của oxy và tia cực tím do đó chỉ cần để dưới ánh nắng mặt trời nhưng quá trình này cũng phải mất nhiều năm và giải phóng ra các hóa chất độc hại. Số khác lại đòi hỏi người dùng phải nắm rõ được cách thức phân hủy. Tệ hơn cả, quá trình phân hủy sẽ giải phóng ra khí mê-tan – nguy cơ gây hiệu ứng nhà kính còn cao hơn so với khí CO2.
Thị trường chất dẻo sinh học hiện tại phát triển chậm nhưng đều đặn và là một thị trường vô cùng tiềm năng nhưng nhìn chung ngành sản xuất chất dẻo sinh học vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết trước khi có thể thu được lợi nhuận từ chất dẻo sinh học.


5. Kết luận
Sự phát triển dân số liên quan đến vấn đề rác thải và nhu cầu phát triển các vật liệu có tính chống đỡ tốt hơn, dãn đến việc ra đời các công ty nghiên cứu và chế tạo ra các vật liệu polymer phối trộn từ nguồn nông nghiệp. Chúng ta tin rằng vật liệu polymer sinh học sẽ có tiềm năng lớn trong thị trường đóng gói thực phẩm trong vài năm tới. Sự có mặt của chúng sẽ góp phần làm giảm đi sự phụ thuộc vào dầu mỏ nước ngoài và sẽ giải quyết được vấn đề môi trường mà bao bì plastic gây ra.
Việc sử dụng vật liệu sinh học để tạo ra loại vật liệu bao bì mới trong công nghệ thực phẩm là hết sức quan trọng: Tận dụng dụng được phế phẩm, phụ phẩm trong công nghệ sản xuất, tiết kiệm chi phí, bảo vệ môi trường, an toàn cho người sử dụng,… Tinh bột – một loại nguyên liệu sẵn có trong tự nhiên, là một nguyên liệu mới cho ngành sản xuất bao bì, đáp ứng các yêu cầu của một vật liệu sinh học. Từ tinh bột, chúng ta có thể tạo ra vật liệu bao bì: PLA, PHA, TPS, … Những vật liệu tạo ra từ tinh bột có thể tự phân hủy trong thời gian ngắn, và có nhiều chức năng hơn so với cac loại bao bì thông thường. Các nhà sản xuất có thể phối trộn từng loại vật liệu trên với các vật liệu khác để tạo ra một dạng bao bì đa năng, giải quyết vấn đề môi trường hiện nay, ….

Link Download bản DOC
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:

 

Các chủ đề có liên quan khác

Top