ПИЩЕВАЯ БИОРАЗЛАГАЕМАЯ ОДНОРАЗОВАЯ ПОСУДА-УПАКОВКА
FOOD BIODEGRADABLE DISPOSABLE TABLEWARE-PACKING

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к пищевой одноразовой посуде-упаковке, полностью разлагающейся в естественных условиях, не нанося вреда окружающей среде, обладает устойчивостью к повреждению и размягчению и преимущественно предназначена для упаковки, хранения и потребления мучных и кондитерских изделий, а так же переноски и транспортированию овощей и фруктов.
Известен патент - саморазлагающаяся одноразовая посуда и способ ее производства. 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 (патент RU №2309652, 2007). 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.
Известен патент - биоразлагаемый стакан или упаковка на бумажной основе и способ производства (патент RU №2363586, 2005). Изобретение относится к технологии получения биоразлагаемых слоистых материалов на бумажной основе, в частности, к контейнерам для жидких или твердых, горячих или охлажденных пищевых продуктов. Биоразлагаемый слоистый материал содержит бумажную основу, имеющую первый и второй слои полиэфиров, нанесенные, по меньшей мере, на одну поверхность основы. Промежуточные слои полимеров между поверхностью основы и сополиэфирами, нанесенными на поверхность основы, фактически отсутствуют. Сополиэфиры обоих слоев являются неидентичными продуктами сополимеризации бензол-1,4-дикарбоновой кислоты с алифатическим двухатомным спиртом и, по меньшей мере, одним реагентом, выбранным из группы, включающей алифатическую дикарбоновую кислоту, циклический двухатомный спирт, ароматический двухатомный спирт. Недостатком данного изобретения является содержание полимеров и полиэфиров, а так же слоистая структура.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является съедобная посуда (Патент RU 2710151, 2019). Съедобная посуда, включающая основу -воду, пластификатор - глицерин, структурообразователь, отличающаяся тем, что дополнительно содержит лимонную кислоту, а в качестве структурообразователя - пшеничный крахмал и пшеничные отруби при следующем соотношении компонентов, мас. %: вода 57,1 глицерин 8,4 пшеничный крахмал 17,1 пшеничные отруби 17,1 лимонная кислота 0,3. Недостатком предлагаемой съедобной посуды является нестабильность формы.
Технический результат - улучшение пищевой одноразовой посуды-упаковки с устойчивостью к повреждению и размягчению с высокой бактериостатической активностью.
Он достигается тем, что известная съедобная посуда, включающая основу, структурообразователь, пластификатор, дополнительно содержит структурообразователь - ихтиожелатин, макулатурную массу, крахмал, растворенный в лимонной кислоте, при следующем соотношении исходных компонентов, мас. %:
Вода
35
Глицерин
2,5
Ихтиожелатин
11
Крахмал
11
Лимонная кислота
0,5
Макулатурная масса (пульпа)
40
Отличительной особенностью изобретения является то, что при изготовлении пищевой одноразовой посуды-упаковки, полностью разлагающейся в естественных условиях, в качестве основного структурообразователя используется крахмал, растворенный в лимонной кислоте и ихтиожелатин, полученный из некондиционного рыбного сырья, дешевых отходов рыбной промышленности, что уменьшает растворимость упаковки, а также макулатурная масса (пульпа) с влажностью 10-15% для формоустойчивости и устойчивости к повреждению.
В качестве пластификатора используется глицерин - пищевая добавка (Е422). Такой выбор обусловлен широким применением его в качестве пластификатора для посуды и пленок, предназначенных для упаковки пищевых продуктов, доступностью и невысокой стоимостью. Молекулы пластификатора предназначены для уменьшения сил притяжения между молекулами белка при низких значениях влажности и для увеличения гибкости упаковки. Важно отметить, что остаточное содержание влаги в посуде-упаковке также выступает в качестве пластификатора. При изготовлении посуды-упаковки используют небольшое количество глицерина, что дает хороший результат влагостойкости, а когда используется большое количество пластификатора, то влагобарьерные и прочностные свойства посуды ухудшаются.
Макулатурной массой (пульпой) можно регулировать толщину посуды - упаковки, ее жесткость. Внесение пульпы повышает формоустойчивость, позволяет разнообразить форму упаковки.
Лимонная кислота является катализатором гидролиза крахмала. Подбором типа катализаторов и сырья, концентрации катализатора, температуры и продолжительности процесса можно менять глубину протекания реакций и крахмал расщепляется до декстринов, которые можно расщепить до мальтозы, которая тоже расщепляется до D-глюкозы; сахарозу расщепляют до инвертного сахара (равных частей глюкозы и фруктозы). При внесении лимонной кислоты в массу с крахмалом уменьшается время набухания, что приводит к сокращению времени приготовления раствора.
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. Крахмал является одним из самых распространенных полисахаридов применяемого в качестве стабилизатора из загустителя в пищевом производстве. Крахмал имеет высокую степень набухания и низкую температуру желатинизации. Для производства данной посуды-упаковки необходимым крахмал, так как он не растворяется в холодной воде, в горячей воде сначала полностью растворяется амилоза, а амилопектин не растворяется, а разбухает, образуя вязкий коллоидный раствор - крахмальный клейстер, связывая все компоненты массы.
В качестве структурообразователя используется ихтиожелатин, полученный из рыбьей чешуи и кожи, дешевого отхода рыбоперерабатывающей промышленности. Использование ихтиожелатина позволяет повысить биологическую ценность, он обладает гипоаллергенностью, а также имеет высокую бактериостатическую активность, что увеличивает срок хранения продукта (патент RU №2063411, 1996).
Предлагаемая посуда-упаковка не вступает во взаимодействие с продуктом. При погружении в воду при комнатной температуре посуда-упаковка растворяется в течении 2-3 часов, при температуре 90-95°С растворяется за 30-35 минут.
Предлагаемая посуда-упаковка имеет высокую биодеградируемость, то есть в течение 14-20 дней разлагается в компосте, под воздействием природных осадков посуда-упаковка разлагается за несколько часов, не нанося вред окружающей среде. Посуда-упаковка в течение года не разрушается и не разлагается под действием холода и света. Срок службы посуды-упаковки для продуктов составляет до 240 суток и зависит от свойств продукта, условий хранения.
Предлагаемую одноразовую биоразлагаемую посуду-упаковку получают следующим образом: к расчетному количеству крахмала (11 мас. %), при постоянном перемешивании, лимонную кислоту (0,5 мас. %), добавляют воду (35 мас. %), ихтиожелатин (11 мас. %) и глицерин (2,5 мас. %). Полученный раствор для набухания перемещают на водяную баню, нагретую до постоянной температуры 90-95°С, и при перемешивании выдерживают до образования вязкой массы. Далее в приготовленный раствор вносят подготовленную макулатурную массу (пульпу) (40 мас. %). Далее формовали одноразовую посуду или боксы путем нанесения биоразлагаемой массы на заготовленную форму. Форма предварительно обезжиривается и устанавливается вертикально. Сушка посуды-упаковки осуществляется до отверждения посуды в помещении при комнатной температуре в сушильном шкафу при температуре 40-45°С, с естественной или принудительной конвекцией (скорость движения воздуха около 12 м/с), в течение 3-4 часов до конечной влажности 6-8%).
В результате получается пищевая одноразовая посуда-упаковка, которая полностью разлагается в естественных условиях, не нанося вреда окружающей среде, обладает улучшенными техническими характеристиками: устойчивостью к повреждению и размягчению, стойкости к растворению в холодной воде, может использоваться для упаковки, хранения и потребления мучных и кондитерских изделий, а так же переноски и транспортированию овощей и фруктов.
Пример 1. Композиция готовилась следующим образом: Крахмал в количестве 12% (от общей массы композиции), заливают до 34,2% (от общей массы композиции) водой с добавлением лимонной кислоты 0,3%) (от общей массы композиции) и при постоянном перемешивании добавляют ихтиожелатин - 20% (от общей массы композиции), глицерин - 3,5%) (от общей массы композиции). Далее при интенсивном непрерывном перемешивании полученный раствор для набухания перемещают на водяную баню, нагретую до постоянной температуры 90-95°С, и при перемешивании в течении 15 минут выдерживают до образования вязкой массы. Сразу после снятия композиции с водяной бани вносят макулатурную массу - 30%, гомогенизируют и формуют одноразовую посуду-упаковку путем нанесения биоразлагаемой массы на заготовленные формы, такие как стаканы, тарелки, боксы. Затем отправляют в сушильный шкаф при температуре 40-45°С на 3-4 часа. Посуда-упаковка, такая как тарелки, стаканы, боксы, изготовленная данным способом имеет хорошую формоустойчивость, но не стабильна и пластична.
Пример 2. Композиция готовилась следующим образом, крахмал в количестве 11% (от общей массы композиции), заливают до 35% (от общей массы композиции) водой с добавлением лимонной кислоты 0,5% (от общей массы композиции) и при постоянном перемешивании добавляют ихтиожелатин - 11%) (от общей массы композиции) и глицерин - 2,5% (от общей массы композиции). Далее при интенсивном непрерывном перемешивании полученный раствор для набухания перемещают на водяную баню, нагретую до постоянной температуры 90-95°С, и при перемешивании в течении 15 минут выдерживают до образования вязкой массы. Сразу после снятия композиции с водяной бани вносят макулатурную массу в количестве 40% (от общей массы композиции), гомогенизируют и формуют одноразовую посуду путем нанесения биоразлагаемой массы на заготовленную форму для овощей и фруктов. Затем отправляют в сушильный шкаф при температуре 40-45°С на 3-4 часа. Данным способом изготавливается посуда-упаковка с высокой формоустойчивостью.
Таким образом, предложенная композиция экологически и экономически обоснована, обладает вязкопластическими свойствами, пригодными для изготовления биоразлагаемой одноразовой посуды-упаковки. Также в композиции отсутствуют синтетические компоненты, что делает ее полностью биоразлагаемой в условиях окружающей среды под воздействием природных факторов.
Положительный эффект - предлагаемая одноразовая посуда-упаковка обладает высокой бактериостатической активностью и улучшенными техническими характеристиками, устойчивостью к повреждению и размягчению, расширяет ассортимент пищевых одноразовых упаковок и посуды.