СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ РОЗКЛАДНОЇ ПАКУВАЛЬНОЇ БІОПЛІВКИ З ВИКОРИСТАННЯМ СУХОГО КОМПОСТУ

Спосіб виготовлення біорозкладної біоплівки на основі агар-агару та органічних відходів, що включає дії, в ході яких підготовлюють сировину, яка передбачає подрібнення сухих органічних відходів після компостування до однорідної маси, та додають воду, агар-агар, гліцерин та оцтову кислоту, формують плівку шляхом змішування суміші до однорідного стану, наносять суміш на плоску поверхню з утворенням шару та сушіння шару до утворення біоплівки, який відрізняється тим, що як органічні відходи використовують сухий компост.

Корисна модель належить до галузі біотехнологій, зокрема до виробництва біорозкладних пакувальних матеріалів, які використовують як екологічну альтернативу для захисту навколишнього середовища та збереження природних ресурсів. Найближчий аналог до корисної моделі є розкладна пакувальна біоплівка на основі агар-агару та гліцерину, яку також виготовляють шляхом нагрівання інгредієнтів до утворення гомогенного розчину, подальшого лиття на пласку поверхню та сушіння [1]. Цей аналог має спільні риси із запропонованим способом виготовлення розкладної пакувальної біоплівки з використанням сухого компосту, зокрема використання агар-агару як біополімерної основи, що формує гнучку структуру плівки, а також гліцерину, який виконує функцію пластифікатора - додає еластичність, запобігає ламкості та покращує текстуру розкладної пакувальної біоплівки. В аналозі не використовують жодну форму органічного наповнювача на відміну від способу виготовлення розкладної пакувальної біоплівки з використанням сухого компосту. В обох випадках реалізовано класичний спосіб отримання розкладних пакувальних біоплівок методом лиття з розчину після нагрівання до повного розчинення компонентів. Крім цього, спосіб виготовлення розкладної пакувальної біоплівки з використанням сухого компосту та його найближчий аналог має спільну мету - створення біорозкладної плівки, придатної для використання як екологічна альтернатива традиційним полімерним матеріалам. У результаті обидва варіанти дають тонку, гнучку розкладну пакувальну біоплівку, яка має потенціал для використання в упаковці або інших сферах, де важлива біорозкладність. Основними недоліком цього аналога є відсутність використання сухого компосту як сировини, що сприяє взаємодії з біозв'язуючими речовинами завдяки численним функціональним групам - гідроксильним (-OH), карбоксильним (-COOH) та аміногрупам (-NH2), та оцтової кислоти, що знижує pH до рівня 4-5, що сприяє кращому гелеутворенню агар-агару, а також стабілізує систему за рахунок пригнічення розвитку мікроорганізмів на етапі сушіння. Розкладні пакувальні біоплівки на основі агар-агару та гліцерину іноді втрачали механічну міцність та щільність, що зменшує їхню надійність. Таким чином, корисна модель має суттєві технічні подібності з відомим аналогом, але відрізняється від нього за складом (використанням сухого компосту й оцтової кислоти), що й формує її новизну та надає технічної переваги. В основу корисної моделі поставлено задачу створити розкладну пакувальну біоплівку, яку виготовляють з покращеними механічними властивостями, гнучкістю та водостійкістю, яку виготовляють з доступних та екологічно чистих компонентів, які мають не такий негативний вплив на навколишнє середовище. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення біорозкладної біоплівки на основі агар-агару та органічних відходів, що включає дії, в ході яких підготовлюють сировину, яка передбачає подрібнення сухих органічних відходів після компостування до однорідної маси та додають воду, агар-агар, гліцерин та оцтову кислоту, формують плівку шляхом змішування суміші до однорідного стану, наносять суміш на плоску поверхню з утворенням шару та сушіння шару до утворення біоплівки, згідно з корисною моделлю, як органічні відходи використовують сухий компост. Суть корисної моделі пояснюють схематичним зображенням. На схематичному зображенні наведено схематичне зображення способу отримання розкладної пакувальної біоплівки з використанням сухого компосту. Технічний результат вирішують шляхом поєднання агар-агару як гелеутворювача, подрібнених сухих органічних відходів як наповнювача, гліцерину як пластифікатора та оцтової кислоти як стабілізатора. Це забезпечує утворення щільної, гнучкої та блискучої розкладної пакувальної біоплівки з високою зносостійкістю та стабільністю форми. Обґрунтування вибору інгредієнтів для виготовлення розкладної пакувальної біоплівки: 1. Сухі органічні відходи (мультикомпонентна біомаса) Подрібнені й висушені органічні відходи є основною структуроутворювальною фазою, що виконує функцію наповнювача в біокомпозиті. До складу таких відходів можуть входити частки целюлози, геміцелюлози, лігніну, білки, залишки крохмалю та жири. Ці компоненти мають природну полімерну природу, що сприяє взаємодії з біозв'язуючими речовинами завдяки численним функціональним групам - гідроксильним (-OH), карбоксильним (-COOH) та аміногрупам (-NH₂). Функція: забезпечують об'єм, текстуру, природний колір та частково механічну міцність упаковки. 2. Агар-агар (суміш агарози і агароектину) Це природний полісахарид, отриманий з червоних водоростей. Агароза має здатність утворювати жорсткі, стабільні гелі вже при низьких концентраціях (0,5-3 %). На відміну від крохмалю, агар утворює термореверсивну гелеву сітку, стабільну до біологічного руйнування і деформації. Взаємодіє з водою та гліцерином, покриваючи частки органічного наповнювача, формуючи однорідну розкладну пакувальну біоплівку. Функція: забезпечення структурної цілісності, підвищена пружність та водостійкість упаковки. 3. Гліцерин (триатомний спирт) Гліцерин виконує роль пластифікатора - він знижує внутрішні водневі зв'язки між полімерними ланцюгами крохмалю, завдяки чому підвищують рухливість молекул і зменшують крихкість готового матеріалу. Його молекули мають три гідроксильні групи, які активно взаємодіють з функціональними групами крохмалю та біомаси, утворюючи гнучку, менш ламку структуру. Функція: покращення гнучкості та еластичності розкладної пакувальної біоплівки, зменшення тріщин при висиханні. 4. Оцтова кислота (оцет, 3-5 % розчин) Оцет відіграє роль модифікатора середовища - знижує pH до рівня 4-5, що сприяє кращому гелеутворенню агар-агару, а також стабілізує систему за рахунок пригнічення розвитку мікроорганізмів на етапі сушіння. Крім цього, кислота частково розщеплює поверхневі структури волокон, покращуючи адгезію між крохмалем, агаром і біомасою. Функція: стабілізація гелю, покращення однорідності, зниження ризику плісняви при сушінні. Відомості, які підтверджують можливість здійснення корисної моделі: Для виготовлення розкладної пакувальної біоплівки змішують 300 г подрібнених сухих органічних відходів, 2500 мл води, 50 г агар-агару, 85 мл гліцерину та 35 мл оцтової кислоти. Суміш нагрівають до повного розчинення агар-агару та утворення однорідного гелю. Отриману масу виливають на плоску поверхню та висушують при контрольованій температурі для запобігання утворенню тріщин. Результатом є розкладна пакувальна біоплівка темного кольору, щільна, блискуча, з високою гнучкістю та зносостійкістю. Джерела інформації: 1. [Impact of agar-glycerol ratios on the physicochemical properties of biodegradable seaweed films: A compositional study. URL - https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813024066649]