Покрытие на основе шеллака делает целлюлозные материалы пригодными для пищевых продуктов без использования полимеров или металлов на нефтяной основе.

Покрытие на основе шеллака делает целлюлозные материалы пригодными для пищевых продуктов без использования полимеров или металлов на нефтяной основе. Предоставлено: профессор Наттакан Сойкеабкаев.

Исследователи из Школы наук Университета Мае Фах Луанг, Таиланд, и Школы инженерии и материаловедения Лондонского университета королевы Марии, Великобритания, разработали покрытие на основе шеллака для улучшения газонепроницаемых свойств перерабатываемого, компостируемого и экологичного материала. упаковочный материал, подходящий для продуктов быстрого приготовления, обезвоженных, замороженных и охлажденных продуктов.

Формованная целлюлоза, изготовленная из возобновляемых материалов, таких как эвкалиптовая древесина или багасса сахарного тростника, широко используется в качестве экологичного упаковочного материала для защиты продуктов при транспортировке, для подносов для еды, контейнеров и подносов для напитков. Его объем производства составляет более 30% всех упаковочных материалов на бумажной основе, и в дополнение к возобновляемому сырью он также подходит для переработки и компостирования.

Однако плохие газонепроницаемые свойства материалов и ограниченная стойкость к воде и маслам делают формованные целлюлозы непригодными для поддержания срока годности и качества многих продуктов. Обычно это решается путем ламинирования или покрытия материалов полимерами на нефтяной основе, такими как полиэтилен, и тонким слоем металлов, обычно алюминия, что делает переработку или компостирование сложными и непрактичными.

Целью этого исследования, опубликованного 7 февраля в журнале Polymer International , было улучшение барьерных свойств и поверхностного сопротивления формованной целлюлозы при сохранении ее зеленого профиля и экологической устойчивости путем разработки нового покрытия на основе экологически чистых, возобновляемых и биоразлагаемых материалов. материалы.

Покрытие на основе шеллака делает целлюлозные материалы пригодными для пищевых продуктов без использования полимеров или металлов на нефтяной основе. Предоставлено: профессор Наттакан Сойкеабкаев.

Шеллак получают из смолы, выделяемой лаковыми жуками, и веками производили для использования в различных продуктах, от лаков для ногтей до мебельного лака и различных красителей. Крупнейшими производителями шеллака являются Индия, Таиланд и Китай, но его также производят в Бангладеш, Мьянме, Лаосе, Вьетнаме и Мексике.

Это биополимер группы полиэфиров, который широко используется в медицине и пищевой промышленности благодаря своей нетоксичности, термопластичности, маслостойкости и хорошим барьерным свойствам для влаги. Он также обладает хорошей адгезией и может растворяться в малотоксичных растворителях. Однако слой покрытия из чистого шеллака обычно не используется из-за его хрупкости и высокой кислородопроницаемости.

В этой работе формованная целлюлоза была покрыта нанокомпозитным слоем, состоящим из нанофибриллированной целлюлозы (НФЦ) и шеллака, чтобы улучшить ее барьерные свойства и сопротивление поверхности. Для улучшения совместимости с шеллачной фазой и повышения водостойкости НФЦ была получена модифицированная нанофибриллированная целлюлоза (мНФЦ) по реакции этерификации. Исследователи также подготовили для сравнения образцы без покрытия и образцы, покрытые чистым шеллаком.

Влияние состава нанокомпозитного покрытия (т.е. содержания и модификации наноцеллюлозы), а также различной толщины слоя покрытия на формованной целлюлозе, на морфологию, барьерные свойства ( скорость пропускания водяного пара [WVTR], OTR), воду и систематически проверялись маслостойкость, термическая стабильность и механические свойства изготовленных образцов.

Покрытие на основе шеллака делает целлюлозные материалы пригодными для пищевых продуктов без использования полимеров или металлов на нефтяной основе. Предоставлено: профессор Наттакан Сойкеабкаев.

Исследователи сообщили о скорости пропускания водяного пара и кислорода в том же диапазоне, что и у обычных материалов для упаковки пищевых продуктов, таких как полиэтилен низкой плотности, ориентированный полипропилен и полиэтилентерефталат.

Испытания угла контакта с водой, угла контакта с маслом и скорости поглощения масла также показали, что нанокомпозитный слой покрытия обеспечивает превосходную водостойкость и многообещающую жиронепроницаемую поверхность формованного листа целлюлозы. Слой покрытия также улучшил свойства растяжения образцов листа, особенно для образца, покрытого шеллаком и mNFC. Образцы достигли хорошей термической стабильности (около 250 °C) после нанесения слоя шеллака с более низкой температурой термического разложения, что подтверждает его практическое использование для упаковки.

В беседе с SCI ведущий исследователь, профессор Наттакан Сойкеабкаев из Школы наук Университета Мае Фах Луанг, отметил, что «наша следующая цель — разработать экологически безопасное покрытие, которое будет дешевле и масштабируеме за счет выбора материалов и дизайна, а также некоторых модификаций процесса».

Нынешний барьер на пути коммерциализации заключается в его стоимости, которая, по оценке профессора Сойкеабкаева, в настоящее время в три-десять раз превышает стоимость материалов, используемых в настоящее время.