Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo bao bì: vật liệu bao bì sinh học từ tinh bột
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM Tp. Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2014 TIỂU LUẬN BAO GÓI THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: VẬT LIỆU BAO BÌ SINH HỌC TỪ TINH BỘT NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… DANH SÁCH NHÓM TT Sinh viên Mã số sinh viên 1 Nguyễn Mộng Duy 10050941 2 Nguyễn Trường Duy 11318241 3 Hồ Thị Khánh Linh 10050851 4 Mộc Tuấn Minh 10250371 5 Trần Thị Nhung 10049761 6 Nguyễn Vũ Phương Quang 10235561 7 Từ Quốc Thái 10035821 8 Lê Phượng Thy 10046671 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 Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài 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. Nhóm 3 1 Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài 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 hoặc 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 đim: - 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. Nhưc đim: - 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 h{p hơn so với bao bì plastic. - Khả năng in ấn, độ bền, độ d|o 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. Nhóm 3 2 Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài - 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, r|, 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 hp 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) hoặc polyeste (PET). PHA dễ bị phân hủy trong đất, bền với nước và dễ được chế biến theo tiêu chuẩn chế biến chất d|o thông thường. Các polyhydroxy butyrat (PHB) tạo ra vật liệu cứng chắc còn polyhydro xyvalerat (PHV) lại có độ d|o dai. Một số tính chất đặc điểm của PHB: đặc tính d|o 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. - • 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. Nhóm 3 3 Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài 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: (C 6 H 10 O 5 ) 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 hoặc có thể được chuyển thành tinh bột dự trữ ở trong hạt, quả củ, rễ thân và b{ 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. Nhóm 3 4 Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài Bảng 2.1: Đặc điểm của một số hệ thống tinh bột Nguồn Kích thước hạt (nm) Hình dáng Hàm lượng amylose (%) Nhiệt độ hồ hóa ( 0 C) Hạt ngô 10-30 Đa giác hoặc Tròn 25 67-75 Lúa mì 5-50 Tròn 20 56-80 Lúa mạch đen 5-50 46-62 Đại mạch 5-40 Bầu dục 68-90 Yến mạch 5-12 Đa giác 55-85 Lúa 2-10 Đa giác 13-35 70-80 Đậu đỗ 30-50 Tròn 46-54 60-71 Kiều mạch 5-15 Tròn d{p Chuối 5-60 Tròn 17 Khoai tây 1-120 Bầu dục 23 56-69 Khoai lang 5-50 Bầu dục 20 52-64 Sắn 5-35 Tròn Dong riềng 10-130 Bầu dục 38-41 Hạt tinh bột của tất cả hệ thống nêu trên hoặc có dạng hình tròn, hình bầu dục, hay hình đa giác. Hạt tinh bột khoai tây lớn nhất và bé nhất là hạt tinh bột thóc. Kích thước các hạt khác nhau dẫn đến những tính chất cơ lí khác nhau như nhiệt độ hồ hoá, khả năng hấp thụ xanh metylen Có thể dùng phương pháp lắng để phân chia một hệ thống tinh bột ra các đoạn có kích thước đồng đều để nghiên cứu. Hình dáng thành phần hóa học và những tính chất của tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt và quá trình sinh trưởng của cây… Hàm lượng tinh bột có trong các loại cây khác nhau và có thể thay đổi tùy theo thời tiết, mùa vụ, thổ nhưỡng… 2.1.2 Cấu trúc của hạt tinh bột Cấu tạo bên trong của vi hạt tinh bột khá phức tạp. Vi hạt tinh bột có cấu tạo lớp, trong mỗi lớp đều có lẫn lộn các amylose dạng tinh thể và amylopectin sắp xếp theo phương hướng tâm. Nhóm 3 5 [...]... liệu polymer sinh học có tiềm năng PHA đang được nghiên cứu để thay thế cho các bao bì plactic Đây là loại vật liệu đã được các nhà sinh học biết đến khá lâu từ năm 1925 trong tế bào vi khuẩn PHA là vật liệu sinh học từ tinh bột Nó có khả năng thay thế tốt cho những polymer thông thường được sử dụng trong bao gói thực phẩm Các đặc tính cơ học của những polyme này tuỳ thuộc cấu trúc hoá học của các monome... nhận tinh bột Tất cả tỷ lệ trên tính theo trung bình củ/quả, có những củ/quả có nhiều hơn mức độ trung bình đó, do nhiều yếu tốt liên quan đến tỷ lệ tinh bột như khí hậu, đất đai, phân bón, Các loại tinh bột tự nhiên được sử dụng phổ biến và có giá trị thương mại chủ yếu bao gồm tinh bột khoai mỳ (sắn), tinh bột khoai tây, tinh bột bắp (ngô) và tinh bột lúa mì Tuy nhiên, thành phần và đặc tính của tinh. .. nước làm cho hạt tinh bột trương phồng lên Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của hạt tinh bột Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nước như sau: tinh bột bắp 9,1%, tinh bột khoai tây 12,7%, tinh bột mì 28,4% Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxi hóa khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa Phần lớn tinh bột bị hồ hóa... tinh bột lúa mì Tuy nhiên, thành phần và đặc tính của tinh bột khoai mỳ là gần giống với tinh bột khoai tây và tốt hơn nhiều tinh bột bắp và tinh bột lúa mì Nhưng về giá cả, tinh bột khoai tây thường có giá cao hơn nhiều tinh bột khoai mỳ (sắn) Với các ưu điểm hấp dẫn về đặc tính và giá, hiện đang có nhu cầu tăng trưởng rõ rệt đối với tinh bột khoai mỳ (sắn) ở khắp nơi trên thế giới Ngoài ra, khoai... nghiệp, đồ dùng văn phòng Túi đựng rau và hoa quả Vật liệu bao gói Cốc, thìa, thìa, túi, khay, Dụng cụ ăn uống, vật liệu … bao gói, dồ dùng văn phòng Hộp đựng thực phẩm, hộp Vật liệu bao gói, đồ dùng giấy văn phòng Vỏ hộp đựng thực phẩm Vật liệu bao gói Nhóm 3 Hãng sản xuất NTT Neometit Hokuriku Horiaki Minima Janpan Technology Daito Mechatronics Office Media 26 Bao gói thực phẩm GVHD: ThS Lê Văn Nhất Hoài... một số ngành khác: a Thực phẩm Tinh bột là nguồn nguyên liệu rẻ tiền được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp, nhất là công nghiệp thực phẩm, ngoài ra tinh bột còn được dùng trong công nghiệp sản xuất bao bì do có tính thân thiện với môi trường nên đang được sử dụng để nhằm chống lại sự ô nhiễm môi trường do các bao bì làm từ các nguyên liệu hóa thạch gây ra Tinh bột có thể được sử dụng ở dạng... bề mặt trong và ngoài của tinh bột đều tham dự Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này Các ion liên kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột Khả năng hấp thụ của các loại tinh bột phụ thuộc cấu trúc bên trong của hạt và khả năng trương nở của chúng c Sự trương nở và sự hồ hóa tinh bột Khi hòa tan tinh bột vào nước thì có tăng... thùng giấy carton Tinh bột được dùng chế tạo chất phủ bề mặt, thành phần nguyên liệu giấy không tro, các sản phẩm tã giấy cho trẻ em Nhóm 3 13 Bao gói thực phẩm GVHD: ThS Lê Văn Nhất Hoài 2.1.6 Nguồn thu nhận tinh bột Nguyên liệu % tinh bột trong 100g thịt quả Bộ phận chứa nhiều tinh bột Khoai tây 18.5% Củ Sắn 21.45% Củ Khoai lang 15-31% Củ Ngô đá 56-75% Ngô răng ngựa 60-63% Ngô bột 55-80% Ngô sáp... tác của các phân tử tinh bột thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh bột e Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tương tác nhau và sắp xếp lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng 3 chiều Để tạo được gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái... vô định hình ρ = – 1.49 g/cm3 1.25 g/cm3, ở dạng kết tinh ρ = 1.37 PLA có độ bền cơ học cao, độc tính thấp, tính ngăn cản tốt Về tính ngăn cản, hệ số thấm CO2 và O2 của PLA thấp hơn so với vật liệu khác: PS, PET So sánh tính chất của PLA với các vật liệu khác Bảng 2.4: So sánh các tính chất của các vật liệu polymer so với PLA Vật liệu Nhiệt độ thủy tinh hóa (0C) -100 -60 -30 -30 70 – 115 40 – 70 0 - . 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. 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. 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