Přihlásit

Bioplasty založené na polymerech rostlinných gum - nový biodegradabilní materiál pro aplikace v obalové technice potravin

Název projektu: Bioplasty založené na polymerech rostlinných gum - nový biodegradabilní materiál pro aplikace v obalové technice potravin

Project name: Tree Gum Polymers and their Modified Bioplastics for Food Packaging Application

Registrační číslo projektu: LTAB19007

Poskytovatel: MŠMT

Program: INTER EXCELLENCE – ACTION (LTA BAVORSKO)

Období realizace projektu: 7/2019 - 12/2021

Řešitel projektu za TUL: prof. Dr. Ing. Miroslav Černík, CSc.

Koordinátor projektu: Technická univerzita v Liberci

Partner projektu:

Universität Bayreuth
Makromolekulare, Chemistry II
Universitätsstrasse 30, D-95440 Bayreuth, Germany
http://www.mcii.uni-bayreuth.de/en/index.html

Celkový rozpočet:  1 158 000 Kč

Abstrakt:

Cílem projektu je vyvinout biokompatibilní, biodegradabilní a tepelně a mechanicky stabilní bioplasty z ekologických polysacharidů původem z rostlinných gum ve formě bioplastů (fólií/vláken). Potenciální použití polymerů různých rostlinných gum, jako je například guma arabská, karaya a kondagogu, v oboru potravinářství (stabilizace, zahušťování, gelovatění, zapouzdření, inhibitor krystalizace atd.) i v oborech mimo potravinářství (kosmetika a farmaceutický průmysl) je již široce rozšířené. Cíle tohoto projektu kladou důraz na vytvoření a charakterizování bioplastových fólií nebo vláken pomocí technologie solution casting a elektrospinningu exsudátů z rostlinných gum a jejich chemicky modifikovaných forem, jako je zejména anhydrid kyseliny dodecenyljantarové (DDSA) nebo jeho polymní směsi s přírodními/syntetickými polymery, které jsou biodegrabilní. Bude zkoumáno zlepšování funkčních vlastností (fyzikálně-chemických, mechanických a tepelných vlastností, hydrofobility/hydrofilie, vlastností povrchu, prostupnosti kyslíku a vodní páry atd.) gum a jejich modifikovaných fólií/vláken. Kromě toho bude předmětem zkoumání také zabudování různých nano-plniv, jako je například jíl, oxid grafenu nebo „zelených“ změkčovadel, do těchto fólií/vláken, za účelem dalšího zlepšení fyzikálně-chemických vlastností bioplastových produktů (pro aplikace v obalové technice potravin a pro jednorázové výrobky) pro udržitelný rozvoj ve smyslu koncepce „zelené“ chemie a „zelených technologií“. Vyhodnocení vlastností bioplastových fólií/vláken a membrán pro účely zkoušek biologického rozkladu bude provedeno v souladu s mezinárodními standardizovanými metodami, například podle norem AS4736; ASTM D5338; ASTM D6002; EN 13432; ISO 14855 (pro expozici kompostu), ASTM D5988; ISO 17556 (pro expozici půdy); ASTM D6691; ASTM D6692; ISO 15314; a ISO 16221 (pro expozici mořské vody) stanovující rozsah biologické odbouratelnosti rostlinných gum a kompozitních materiálů. Předmětem zkoumání bude také antioxidační aktivita, propustnost kyslíku, antibakteriální účinnost pro kontakt s potravinami. Toto bude dále použito při vývoji pro aplikací výsledků v oblastech, jako jsou obaly pro potraviny, jednorázové sáčky, včetně kvantifikace environmentálních přínosů těchto nově vyvinutých materiálů s použitím metody analýzy jejich životního cyklu.

Abstract:

The proposed project aims to develop biocompatible, biodegradable, thermally and mechanically stable, high barrier properties with facile manufacture schemes for bioplastic films/fibers from eco-friendly polysaccharides tree gums. The prospective food (stabilizer, thickening, gelling, encapsulating, crystallization inhibitor etc.) and non-food (cosmetic and pharmaceutical) applications of various gum polymers such gum Arabic, gum Karaya and Kondagogu gum has been widely established. The current project goals underline to fabricate and characterize bioplastic films or fibers via solution casting and electrospinning from tree gum exudates (Arabic, Karaya, and Kondagogu) and their chemically modified forms (Dodecenylsuccinic anhydride-(DDSA)-gum derivatives) or its polymeric blends with natural/synthetic polymers of biodegradables in nature. The enhancement of functional properties (physicochemical, mechanical, thermal, hydrophobicity/hydrophilicity, surface area, oxygen and water vapor permeability etc.) of gums and their modified films/fibers would be investigated. Furthermore, the incorporation of various nano-fillers such clay, graphene oxide or ‘green’ plasticizers into the films/fibers will be projected for further enhancement of physicochemical properties of these bioplastic applications (as food packaging materials, and disposable stuffs) for sustainable development under the umbrella of green chemistry and technology. The evaluation of bioplastic films/ fibres and membranes for biodegradation tests as per the international standard methods such as AS4736; ASTM D5338; ASTM D6002; EN 13432; ISO 14855 (for compost exposure), ASTM D5988; ISO 17556 (for soil exposure); ASTM D6691; ASTM D6692; ISO 15314; and ISO 16221 (for marine exposure) of determining the extent of biodegradation of tree gum and its composite materials. Further, antioxidant activity, oxygen permeability, food contact migration and antibacterial efficiency to be applied for development as food packaging, disposable bags or containers applications by the quantification of the environmental benefits of the new developed materials using the Life Cycle Analysis (LCA) methodology is also intended.

Hlavní partneři
  • Škoda Auto
    Škoda Auto
  • Česká Zbrojovka
    Česká Zbrojovka
  • Aquatest
    Aquatest
  • Elmarco
    Elmarco
  • Fakultní nemocnice Motol
    Fakultní nemocnice Motol
  • Preciosa
    Preciosa
  • Skupina UJV
    Skupina UJV
  • Atrea
    Atrea
  • Innogy
    Innogy
  • Auren
    Auren