CC BY
65
621.798
ТЕХНОЛОГИЯ И СВОЙСТВА БИОДЕГРАДИРУЕМЫХ УПАКОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В.Г. ЩЕРБАКОВ, Г.И. КАСЬЯНОВ, М.Д. НАЗАРЬКО, Е.П. ФРАНКО
Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: [email protected]
Новизна предложенной технологии упаковочных материалов состоит во включении в синтетическую полимерную структуру гидрофильных компонентов натурального полимера, что позволяет получить материал, способный быстро деградировать при попадании в почву под действием микроорганизмов.
Ключевые слова: биоразлагаемая упаковка, биопленка, микробная деградация.
Современные технологии упаковки пищевых продуктов создали острую проблему ликвидации безвозвратных отходов синтетических упаковочных материалов из-за трудности утилизации после применения. В результате происходит накопление полимерных упаковок в окружающей среде, что ухудшает экологическую обстановку. Поэтому вопросы, связанные с переработкой отслуживших срок упаковок, необходимо решить в начале ее производства. Одним из таких путей является создание биодеградируемой упаковки [1].
Разработанное нами новое поколение биоразру-шаемых в почве упаковочных материалов позволяет решить эту проблему за счет имплантации в матрицу синтетических полимеров натуральных, родственных природе компонентов [2].
Предлагаемый к промышленному внедрению био-деградируемый в почве материал содержит ориентированный синтетический полимер высокого давления в сочетании с различными видами природных полимеров - модифицированного крахмала, каррагинана, пектина, зостерина, хитозана - и бактерицидными СО2-экстрактами [3].
Присутствие природных полимеров - заместителей в полимерной синтетической цепи - способствует повышению биодеструкции упаковки после ее использования. При контакте с окружающей средой поверхность биополимера, не имеющая гидрофобных свойств, присущих первичному полимерному материалу, легко подвержена действию воды и микрофлоры.
Как показали проведенные нами исследования, в почве при участии микроорганизмов с полимерами происходят взаимосвязанные процессы. Сначала под действием катализатора окисления - биологической добавки - полимерная молекула распадается на множество низкомолекулярных фрагментов. Затем низкомолекулярные фрагменты природных полимеров ассимилируются почвенными микроорганизмами, что приводит к образованию диоксида углерода, воды и биомас-
сы. Наиболее активными деструкторами биоразрушае-мых упаковочных пленок в условиях почв Краснодарского края являются бактерии, представленные родом Pseudomonas, актиномицеты рода Rhodococcus, а также микромицеты рода Penicillium.
Для получения предлагаемой биоразрушаемой пленки нами разработана технологическая линия, схема которой представлена на рисунке (1, 2 - сборники-дозаторы; 3 - экструдер; 4 - ароматизатор; 5 - датчик светового контроля; 6 - вальцевой вход; 7 -пленка; 8, 9,10,11 - ванны для нанесения защитных компонентов).
Смесь природного и синтетического полимеров, после весового дозатора, поступает в экструдер, где она разогревается путем сжатия в пресс-шнеке, а также за счет электрического разогрева. В первой зоне экструдера полиэтилен разогревается до 80°С, во второй зоне - до 120°С, в третьей - кратковременно прогревается от 130 до 150°С. После прохождения всех зон расплавленная смесь природного и синтетического полимеров выходит через вращающуюся головку в виде двуосноориентированного полимерного рукава и поступает в выдувной узел, где происходит пневматическое растяжение рукава под действием потока аргона и формирование необходимой продукции в виде полотна, рукава, полурукава с заданной толщиной пленки. Все виды пленки сматываются в рулоны и поступают в склад готовой продукции. Такой упаковочный материал обладает низкой влагопроницаемостью и инертностью по отношению к упакованному продукту
Применение предлагаемой технологии и использование биоразрушаемых материалов для упаковок позволит перерабатывающим предприятиям не делать отчисления в фонд охраны окружающей среды. Экономический эффект от вложения инвестиций в проект определяется потенциально высоким спросом на экологически чистую упаковку различных продуктов, под-
2
вергающуюся в дальнейшем биодеградации почвенными микроорганизмами. Технология позволяет при сравнительно невысоких капитальных вложениях в существующие экструзионные производства полимерной тары, с минимальной доукомплектацией линий наладить выпуск биоразлагаемых упаковочных материалов.
Оценку отдачи прямых инвестиций в предлагаемый проект можно провести исходя из концепции чистой текущей стоимости биоразрушаемых упаковочных материалов. По оценке экспертов, новая упаковка будет дороже традиционной на 7-8%. Однако увеличение цены компенсируется за счет биоразлагаемости и экологической безопасности материала.
Работа выполнена при финансовой поддержке программы СТАРТ-10 (проект 10-3-Н5.3-0311).
ЛИТЕРАТУРА
1. Баглаев A.B., Маркелов A.B., Касьянов Г.И. Технология фасовки и хранения сельскохозяйственной продукции в модифицированных пленках. - Краснодар: КНИИХП, КубГТУ, 2004. -155 с.
2. The Future of Global Packaging. Pira International Ltd., UK/Word Packaging Organization, SE, 2008.
3. Пат. 2060915 РФ, МПК В 65 Д 65/38. Упаковочный материал для пищевых продуктов / Г.И. Касьянов, О.И. Квасенков // БИ. -1996. - № 15.
Поступила 24.03.10 г.
TECHNOLOGY AND CHARACTERISTICS OF BIODEGRADATIONAL PACKING MATERIALS
V.G. SCHERBAKOV, G.I. KASYANOV, M.D. NAZARKO, E.P. FRANKO
Kuban State Technological University,
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072; e-mail: [email protected]
Novelty of offered technology of packing materials consists of including in synthetic polymeric structure hydrophilic components of natural polymers, receiving material able to degrade quickly by getting in soil upon influence of microorganisms.
Keywords: biodecomposive package, biofilm, microbe degradation.
663.551
ОПТИМАЛЬНОЕ МЕСТО ПОДАЧИ ПИТАНИЯ ПРИ РАЗДЕЛЕНИИ СМЕСИ ЭТАНОЛ-ВОДА РЕКТИФИКАЦИЕЙ
А.И. ФРИДТ, К.Ю. ПОПОВА, И.Н. СЕМЕНИХИНА
Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: [email protected]
Проведен анализ изменения составов продуктов при разделении смеси этанол-вода ректификацией от места подачи исходного сырья в колонну. Доказано наличие оптимальной тарелки питания, обеспечивающей максимальную разделительную способность колонны. Оптимальной является тарелка, на которой концентрация спирта в жидкой фазе наиболее близка к концентрации спирта в питании, но меньше ее.
Ключевые слова: ректификация, оптимальная тарелка питания.
Опыт эксплуатации ректификационных установок свидетельствует о том, что на разделительную способность колонны влияют не только число тарелок и флег-мовое число, но и место ввода в колонну разделяемой смеси.
Нами проанализирована зависимость изменения состава дистиллята и кубового остатка при разделении смеси этиловый спирт-вода от места подачи в колонну питания. Анализ проведен на основе численного эксперимента с помощью математической модели процесса ректификации многокомпонентных неидеальных смесей, базирующейся на концепции теоретической тарелки.
Расчеты проведены для исходных смесей с различным содержанием этилового спирта от 20 до 80% об. Число теоретических тарелок колонны при этом изменялось от 15 до 35, а флегмовое число варьировалось в диапазоне от 5 до 25. Номер тарелки питания менялся от самой нижней до самой верхней тарелки ректификационной колонны.
Установлено, что при любом наборе исходных данных, т. е. при фиксированных значениях расхода и состава разделяемой смеси, числа теоретических тарелок, флегмового числа и расхода дистиллята, наблюдается одинаковая закономерность. При увеличении номера тарелки питания, считая снизу, концентрация спирта в дистилляте сначала возрастает, а затем, достигнув максимума, начинает уменьшаться. В соответствии с материальным балансом содержание спирта в кубовом остатке сначала убывает, а затем, достигнув минимума, начинает увеличиваться. Таким образом, имеется оптимальное место подачи питания, обеспечивающее максимальную разделительную способность ректификационной колонны.
Необходимо отметить, что положение оптимальной тарелки питания зависит от значений режимных и конструктивных параметров процесса, так как они определяют профиль изменения состава смеси по высоте колонны. Однако анализ результатов численного экспе-
