Chương 5:
Vật liệu bao bì sinh học

1


Vấn đề









Theo thống kê sơ bộ của Bộ Tài nguyên Môi trường,
trung bình 1 ngày/người tiêu dùng/túi nilon.
Nylon: thời gian phân hủy 50 năm → ảnh hưởng không
nhỏ đến môi trường.
Nhựa nhiệt dẻo: 10 tới 30 năm, thậm chí là một thế kỷ,
mới có thể phân huỷ.
Đốt → gây ô nhiễm không khí.
Chôn lấp → tốn đất và ảnh hưởng tới nguồn nước ngầm.
Hoạt động tái chế cần đầu tư thiết bị máy móc đắt tiền,
hiệu quả kinh tế thấp.
Chỉ riêng năm 1996, thế giới sử dụng 150 triệu tấn nhựa
nhiệt dẻo.
→ nhiều nước trên thế giới đã bắt đầu nghiên cứu
polymer tự phân huỷ
2

Polyme
“xanh”





Chúng được tạo ra từ những
nguồn nguyên liệu có thể tái
tạo, làm đổi mới lại được như
cây trồng…
Chúng phải trở thành phân
bón khi bị phân hủy

3




Polyme


Tự nhiên: được tạo ra từ
các nguồn có thể hồi phục
lại được, vd: tinh bột,
xenlulose..
Tổng hợp: dựa vào các chế
phẩm của công nghiệp dầu

mỏ.
4


Bao bì sinh học


Sản phẩm từ nguyên liệu tự
nhiên






Có thể là polyme được tách trực
tiếp từ sinh vật.
Polyme tổng hợp từ các monomer
có nguồn gốc sinh học.
Hay các hợp chất hữu cơ thiên
nhiên được biến đổi
5









Bao bì từ vật
liệu sinh học







Tính chống thấm
Đặc tính quang học
Tính co giãn
Có thể đóng dấu hoặc in ấn dễ
dàng
Kháng nhiệt và hóa chất
Tính ổn định cũng như thân
thiện với môi trường.
Giá cả cạnh tranh
Phù hợp với quy định về bao bì
thực phẩm.
Tương tác giữa bao bì và thực
phẩm: phải đảm bảo chất
lượng và an tòan thực phẩm.
6


Hình ảnh tự hủy của cái ly bằng vật liêu sinh học
qua 1, 15, 30 và 50 ngày

7



Vật liệu bao bì sinh học




Tinh bột, celulose, protein, gelatin… và
các monomer từ chất hữu cơ lên men.
Polyme phối trộn:




Poly(hydroxylalkanoates) (PHA),
Polylactic acid (PLA).
Thermoplastic tinh bột (TPS).

8


Vật liệu PLA




Những vật liệu đóng gói bằng plastic vững
chắc, sạch được sử dụng phải thõa mãn:
không đắt tiền, nhẹ, sạch, không thấm
khí, không thấm nước và dầu.

Sản xuất PLA: nguyên liệu tinh bột bắp.

9


Sản xuất PLA











Bắp nguyên liệu: xay và cán
Đường hóa thành các dextrin
Lên men tạo thành acid lactic
Cô đặc: 2 phân tử lactic kết hợp lại thành cấu
trúc vòng: lactid
Chưng cất: làm sạch các hợp chất lactid.
Trùng hợp: tạo chuỗi polyme mạch dài.
Thêm vào chất bổ sung
Vật liệu PLA
10


Vật liệu PHA







Phương pháp lên men
Phương pháp tổng hợp
Khả năng tự phân hủy cao và dễ tổng
hợp.
Tự phân hủy thành C02 và nước trong môi
trường sinh vật tự nhiên.

11


Vật liệu TPS






Vật liệu bằng tinh bột có chứa chất dẻo
chịu nhiệt.
Để có những thuộc tính giống như plastic
, TPS được trộng với những vật liệu tổng
hợp khác.
Tinh bột liên kết với các polyme tổng hợp
khác, với hàm lượng tinh bột có thể >

50% sẽ tạo nên các lọai plastic đáp ứng
nhu cầu thị trường.
12


Vật liệu bioplastic từ bắp

13


Vật liệu từ cellulose






Nguồn nguyên liệu phong phú, không tan trong
nước và hầu hết các dung môi hữu cơ.
Cellophane (giấy bóng kiếng): một trong những
dạng phổ biến của bao bì từ cellulose, sử dụng
cho nhiều lọai thực phẩm bởi tính chống thấm
dầu, khả năng ngăn cản sự tấn công của vi
khuẩn, tính trong suốt.
Cellulose acetate được kết hợp với tinh bột để
tạo nên plastic dễ phân hủy bởi vi sinh vật
Cellulose kết hợp với chitosan tạo màng có khả
năng thấm khí và thấm nước cao.
14



Các vật liệu khác




Plastic từ tinh bột được tạo ra bằng cách ép
đùn, thổi khí và đúc thành khuôn. Các loại bao
bì này thường dùng bao gói các thực phẩm khô
như socola, kẹo , bánh….
Phối trộn giữa protein từ bắp và các acid béo
người ta có thể tạo ra một loại resin bằng cách
ép đùn thành màng phân hủy sinh học được ưu
chuộng hơn plastic.Vật liệu này khi đốt cháy cho
ra các chất không gây độc hại. Các loại màng
này thường dùng bao gói các dạng thực phẩm
đông lạnh, các loại bánh, thức ăn nhanh…
15






Các plastic ăn được làm từ tinh bột và protein,
sau khi sử dụng có thể nghiền nhỏ ra làm thức
ăn cho gia súc bởi thành phần dinh dưỡng chứa
trong nó khá cao.
Plastic từ khoai tây : Các phế phẩm trong ngành
chế biến khoai tây có thể được tận dụng để làm

plastic. Tinh bột từ các phế phẩm này được vi
khuẩn thủy phân thành đường glucose, sau đó
lên men nhờ vi khuẩn latic cho ra sản phẩm là
acid latic, sấy khô và nghiền thành bột để dùng
tạo ra một dạng PLA plastic bằng kỹ thuật ép
đùn.
16


Các loại protein dùng tạo màng

17


Bao bì nhựa tự phân hủy




Màng polyme tự phân hủy
Không gây ô nhiễm môi trường
Vật liệu chính: nhựa LDPE (low density
polyetylen- polyetylen tỷ trọng thấp) và
tinh bột sắn.

18


Bao bì phân hủy sinh học “made in VN”





Nhóm nghiên cứu khoa học trẻ khoa Khoa học
Vật liệu (trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP.
HCM do ThS. Trương Phước Nghĩa chủ trì cùng
sự chỉ đạo của Phó GS.TS. Hà Thúc Huy đã tìm
ra loại vật liệu để sản xuất bao bì, túi đựng có
khả năng phân hủy sinh học.
Sử dụng hỗn hợp tinh bột nhiệt dẻo và nhựa
PVA có sự hiện diện của khoáng sét
Montmorillonite phân tán ở kích thước nanomét,
cùng một số phụ gia biến tính để làm ra sản
phẩm bao bì, túi đựng có khả năng phân hủy
sinh học hoàn toàn và nhanh chóng, không gây
ô nhiễm môi trường.
19


Bao bì phân hủy sinh học “made in
VN”








Tinh bột nhiệt dẻo: tính cơ lý thấp, hút ẩm

mạnh, phân hủy quá nhanh
Giải pháp sử dụng nhựa PVA và một số phụ gia
biến tính.
PVA cũng là một trong số ít polymer có khả
năng tự phân hủy sinh học thực sự trong môi
trường đất tạo thành nước và CO2.
Từ hỗn hợp PVA và tinh bột nhiệt dẻo đã cho ra
đời sản phẩm mang tính ứng dụng cao để sản
xuất bao bì, túi đựng đồ,v.v…
20




Công ty Tiến Thành ở TP HCM vừa cho ra đời loại bao bì
đựng thực phẩm, nước uống sử dụng









80% nguyên liệu chính là bột bắp, không gây ô nhiễm môi
trường và tự phân hủy.
20% còn lại của sản phẩm là các phụ gia thực phẩm an toàn.

Khác với hộp nhựa PE, bao bì tự hủy này có màu ngà

đặc trưng của bột bắp và mùi thơm như bắp rang.
Ưu điểm nổi bật là chịu được nhiệt độ cao: có thể đưa
cả hộp đựng thức ăn vào lò vi sóng để hâm nóng món
ăn.
Đặc điểm quan trọng nhất



Sau khi sử dụng, bao bì từ bột bắp sẽ tự phân hủy trong môi
trường.
Nếu chôn xuống đất có độ ẩm cao thì thời gian phân hủy bao bì
khoảng 6 tháng.
21


Qui trình tạo màng:
Tinh bột sắn→ Hòa tan (với nước)
4-12% → Phối trộn (polyethylene glycol
(PEG) 0,1- 0,4%) → Hồ hóa ( 700C trong
thời gian từ 5- 25 phút ) → Tráng mỏng
(bề dày vật liệu 0.4-0.5 mm → Làm khô.

22


Yếu tố quan trọng



Đặc tính vật liệu

Giá cả

23