SISTEME DE PROCESARE ȘI CONTROLUL CALITĂȚII PRODUSELOR AGROALIMENTARE [308771]

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAȘOV

FACULTATEA DE ALIMENTAȚIE ȘI TURISM PROGRAMUL DE STUDII:

SISTEME DE PROCESARE ȘI CONTROLUL CALITĂȚII PRODUSELOR AGROALIMENTARE

LUCRARE DE DISERTAȚIE

Coordonator științific:

Șef lucrare. dr. ing. Ola Daniel Călin

Absolvent: [anonimizat]

2020

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAȘOV

FACULTATEA DE ALIMENTAȚIE ȘI TURISM PROGRAMUL DE STUDII:

SISTEME DE PROCESARE ȘI CONTROLUL CALITĂȚII PRODUSELOR AGROALIMENTARE

AMBALAJE BIODEGRADABILE ȘI METODE DE OBȚINERE

Coordonator științific:

Șef lucrare. dr. ing. Ola Daniel Călin

Absolvent: [anonimizat]

2020

AMBALAJE BIODEGRADABILE ȘI METODE DE OBȚINERE

Autor: Raluca Popa

Șef lucrare. dr. ing. [anonimizat],

str.Castelului, nr.148, Brașov, Romȃnia

E-mail: [anonimizat]

REZUMAT (ABSTRACT)

Acest referat oferă o [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat].

În introducere este descris procesul de ambalare la modul general și felul în care ambalajele s-au dezvoltat de-a lungul istoriei.

[anonimizat], dar totodată prezintă și tipurile de materiale din care sunt realizate.

Următorul capitol se referă la   proprietățile materialelor biodegradabile unde sunt exemplificate formele de ambalaje biodegradabile. [anonimizat], dar clarifică și conceptul de materiale plastice compostabile și biodegradabile. De asemenea sunt prezentate și o serie de materiale alternative pentru a [anonimizat]ȃnd ultimele inovații ale momentului.

[anonimizat]- soarelui este o [anonimizat] a se obține un ambalaj.

Ultimul capitol reprezintă o [anonimizat], cu utilitate în industria alimentară.

Cuvinte cheie: [anonimizat], biodegradare, industria alimentară

CUPRINS

INTRODUCERE

Capitolul I AMBALAJE

1.1. Considerații generale

1.2. Tipuri de materiale pentru ambalaje

Capitolul II AMBALAJE BIODEGRADABILE

2.1 Tipuri de ambalaje biodegradabile

2.2.Tipuri de materiale folosite la ambalarea cu componente biodegradabile

2.2.1. Bioplastic

2.2.2. Amidon din porumb

2.2.3. Trestia de zahar

2.2.4 Carton, hartie

2.3 [anonimizat]-POTENȚIALĂ SURSĂ DE A CREA NOI MATERIALE BIODEGRADABILE

3.1 [anonimizat]

3.2 Producția și consumul de semințe în Romȃnia

3.3 [anonimizat]- [anonimizat]

4.1 [anonimizat]

4.2 Dezvoltare ambalaj cu componentă biodegradabilă

4.2.1 Ambalaj

4.2.2. Eticheta

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

Introducere

Orice inovație iși are propria istorie. Nevoia protecției, a siguranței hranei și a diferitelor obiecte pe care oamenii și le-au creat încă din cele mai vechi timpuri au determinat apariția primelor tehnici de ambalare. Dacă în urmă cu mii de ani opțiunile pentru împachetare erau destul de reduse, principalele materiale folosite fiind pieile de animale, scoarța copacilor si alte recipiente de proveniență vegetală, astăzi domeniul ambalajelor a devenit destul de dezvoltat din punct de vedere al materialelor, a tehnologiei de securizare dar și a tehnicilor de design.

La început materialele au avut ca primă funcție protecția și protejarea conținutului, urmȃnd ca odată cu dezvoltarea comerțului rolul acestora să se diversifice.

Industria plasticelor lucrează la sintetizarea și formularea de materiale rezistente ce sunt din ce în ce mai mult adaptate în utilizări specifice. Printre aceste aplicații, peste 30 milioane tone de plastice sunt folosite în scopuri de ambalare cum ar fi: saci de deșeuri, folii protectoare în agricultură sau ambalaje pentru alimente și folosirea lor este în continuă creștere. Regretabil, în ciuda marilor avantaje acești polimeri sunt concepuți tradițional pentru a rezista la atac microbian si biodegradare. Aceasta aduce importante creșteri a efectelor asupra mediului aliat cu acumularea produselor din plastic, precum si potențiala solubilizare a plasticelor asociate, în mediu. Pentru aceste motive, un număr mare de investigații s-au realizat recent în sinteza și prelucrarea de noi materiale biodegradabile care sunt mult mai acceptabile pentru mediu.

Capitolul I

AMBALAJE

1.1 Considerații generale

Conform STAS 5845/1-1986, ambalajul reprezintă un mijloc sau ansamblu de mijloace destinat să cuprindă sau să învelească un produs sau un ansamblu de produse pentru a le asigura protecție temporară din punct de vedere fizic, chimic, mecanic, biologic, în scopul menținerii calității și integrității acestora în starea de livrare, în decursul manipulării, transportului, depozitării și desfacerii, până la consumare sau până la expirarea termenului de garanție.

În același timp, ambalajului i se cere să devină un permanent subiect al unei sfidări tehnice, industriale, el trebuind să fie tot mai ușor, mai simplu, recuperabil, reciclabil, înzestrat cu virtuți ecologice.

Un ambalaj trebuie să îndeplinească în principal următoarele cerințe:

– să aibă masă și volum propriu reduse;

– să nu fie toxic nici pentru produs, nici pentru mediul extern;

– să fie compatibil cu produsul căruia îi este destinat;

– să nu prezinte miros și gust propriu;

– să posede rezistență mecanică cât mai ridicată;

– să fie etanș față de gaze, praf, grăsimi;

– să prezinte sau nu permeabilitate față de radiațiile luminoase;

– să aibă formă, culoare, grafică atractive.

Ambalajele alimentare trebuie să îndeplinească o serie de condiții, cum ar fi legislația, siguranța și multe alte condiții, precum și funcționalitatea, deoarece este necesar să fie inovator, ușor de utilizat și cu design atractiv. Una dintre principalele sarcini ale ambalajelor din industria alimentară este protejarea produsului de impactul chimic, mecanic și microbiologic și, de asemenea permite prospețimea produsului și păstrează întreaga sa valoare nutritivă. Punctul cheie al ambalajelor alimentare este faptul că ambalajul face parte integrantă din producție, conservare, stocare, distribuție și în prezent și parte integrantă din prepararea alimentelor.

Proprietățile produsului alimentar sunt posibile numai pentru a menține o selecție adecvată a ambalajului și a procesului de ambalare (Stricˇevic´, 1982).

1.2. Materiale pentru ambalaje

Ambalajele cuprind toate produsele făcute din orice materiale, de orice natură, pentru a fi utilizate, pentru a conține, a proteja, a manipula, a livra și a prezenta bunuri, de la materii prime la produse fabricate, de la fabricant la utilizator sau consumator.

Ambalajul este de obicei împărțit în funcție de materia primă de bază din care este produs. Ȋn funcție de tipul materialului de ambalare poate fi împărțit în: metal, sticlă, polimer, carton, hârtie, lemn, textile, multistrat, ceramică și alte tipuri.

Ambalajul este una din cele mai importante părți ale lanțului de transport de bunuri. Cum ambalajul este o parte a sistemului de logistică pentru distribuirea produselor de la locul de producție la client prin diferite puncte de tratare și vânzări, sistemul nu este ușor de optimizat.

Mulți fabricanți, ambalatori, transportatori, vânzători en gros, vânzători cu amănuntul, dar nu în ultimul rând, consumatorii, influențează acest sistem, procesul de optimizare nu poate fi considerat doar o problemă tehnică, ci și una socială.

Fig. 1.1 Evoluția valorii producției de ambalaje în funcție de următoarele 5 tipuri de materie primă folosită

Ambalaje din lemn;

Ambalaje din hartie si carton;

Ambalaje din plastic;

Ambalaje din sticla;

Ambalaje usoare din metal.

Toate aceste materiale au același deziderat: reducerea dimensiunilor odată cu menținerea sau îmbunătățirea caracteristicilor de rezistență și barieră.

Principala problemă pentru un ambalaj este eliminarea substanțelor nocive, reducerea în volum și conținut, reciclabilitatea, siguranța și separarea ușoară a materialelor, utilizarea resurselor reciclate, capacitatea de reutilizare, marcarea privind materialele din ambalaj și precauțiile de manipulare.

Capitolul II

AMBALAJE BIODEGRADABILE

2.1. Tipuri de ambalaje biodegradabile

De mai bine de 10 ani se vorbește despre ambalajele biodegradabile. Este o adevărată modă sau veritabile preocupări pentru protejarea mediului înconjurător. În orice caz, cererea este în continua creștere. Ambalajele au început să devină “verzi”: pungi, cutii, folii și orice fel de recipient ce servește la ambalarea produselor de toate tipurile. În ciuda mai multor dificultăți, cum ar fi prețul mai ridicat, remarcăm pe piață diferite produse biodegradabile.

Cercetătorii și dezvltatorii din domeniu urmăresc cu atenție evoluția pieței de bio-ambalaje.

Un ambalaj biodegradabil este format din molecule care pot fi transformate în molecule mai mici și mai puțin poluante, transformare care are loc datorită micro-organismelor care trăiesc în mediul natural: bacterii, ciuperci, alge etc. Rezultatul acestui proces de transformare trebuie să fie apa, dioxidul de carbon sau metanul. Deșeul de ambalaj biodegradabil trebuie să permită descompunerea fizică, chimică, termică sau biologică, pentru ca cea mai mare parte a materialului să se transforme în biomasă și apă.

Gazele naturale rezultate din vegetale ca lemnul, pluta sau bumbacul sunt biodegradabile. Chiar și materialele plastice pot fi de tip biodegradabil. Originea lor este sintetică sau pe bază de resurse vegetale.

Tipuri de ambalaje biodegradabile:

• biopolimeri rezultați din plante (amidon, celuloză etc)

• biopolimeri produși prin polimerizarea chimică, ce asociază utilizarea materiilor prime

regenerabile cu procesele industriale de polimerizare

• biopolimeri produși de micro-organisme modificate genetic

• polimeri sintetici

Se mai pot adăuga și ambalajele de origine fosilă îmbinate cu un aditiv care favorizează biodegrabilitatea.

Biomaterialele (biopolimeri) sunt polimeri produși din surse regenerabile. Biopolimerii sunt fabricați din materii prime vegetale, în primul rând, dar mai nou și de animale. Principala caracteristică este biodegradabilitatea lor (Davidovic și Savic, 2010).

Polimerii din resurse regenerabile sunt diferiți de polimerii naturali, deoarece sinteza lor este indusă în mod intenționat. Polimerii convenționali nu sunt biodegradabili datorită lanțurilor lungi de molecule care sunt prea mari și prea bine conectate între ele pentru a le putea separa si descopune microorganismele. Spre deosebire de convențional, polimerii obținuți din materiale vegetale naturale din grâu, cartofi sau amidonuri au molecule care sunt ușor degradabile microbiologic.

Avantajul acestor materiale biodegradabile il constituie faptul ca sunt mai puțin poluante și sunt cu performanțe similare celor din materialul plastic tradițional. Trebuie totuși ținut cont de energia care se consumă în procedeul de producție, de aceea, specialiștii în protectia mediului sunt momentan prudenți în această privință.

2.2. Tipuri de materiale folosite la ambalarea cu componente biodegradabile

Materialele biodegradabile pot fi biologice, din materii prime refolosibile și din materii prime fosile ne-regenerabile. Tradițional, materialele plastice sunt fabricate dintr-un produs din petrol (combustibil fosil neregenerabil). Rezervele de petrol globale cunoscute sunt de așteptat să dureze pentru aproximativ 80 ani. Un alt dezavantaj este că plasticul tradițional nu este inerent biodegradabil.

Biodegradarea este degradarea materialului organic, cauzată de activitatea biologică în principal acțiunea enzimatică a microorganismelor. Aceasta determină o modificare semnificativă a structurii chimice a materialului. Produsele finale sunt dioxidul de carbon, o nouă biomasă și apă (în prezența oxigenului) sau metan (când oxigenul este absent). Dioxidul de carbon este utilizat de plante în fotosinteză și metanul este un biogaz care poate fi utilizat, de exemplu, drept comcombustibil pentru autobuze.

Pentru compostabilitatea unui material trebuie ca acesta să fie capabil să se biodegradeze și să se dezintegreze complet în timpul ciclului de compostare. Unele criterii de calitate trebuie impuse: nu se acceptă nici un fel de toxicitate și nici un fel de reziduuri evidente remarcate în compostul produs. Când produsul a fost certificat la standarde normale, el poate fi trimis pentru utilizarea în agricultură sau horticultură.

Legislația recentă din UE impune recuperarea deșeurilor din ambalaje prin reciclare, compostare sau recuperarea energiei. Industria trebuie să se pună în acord cu legislația mai severă, pe lângă alte modificări, cum sunt noua tehnologie, schimbarea lanțurilor resurselor și cererile mai sofisticate ale consumatorilor și vânzătorilor cu amănuntul.

2.2.1.Bioplasticul

Bioplasticele sunt materiale plastice derivate din surse regenerabile de biomasă, cum ar fi grăsimi și uleiuri vegetale, amidon de porumb sau trestie de zahăr.

Materialele plastice biodegradabile sau materialele plastice compostabile se descompun în mod natural în mediul înconjurător. Acest lucru se realizează atunci când microorganismele din mediul înconjurător metabolizează distrugând structura materialului fara a elimina produse dăunătoare în mediul înconjurător.

Producția acestui material este extrem de sustenabilă, deoarece este obținut din deșeurile de porumb – care este la rândul său ușor de cultivat. Din acest plastic bio se pot fabrica sticle pentru băuturi, diferite recipiente pentru alimente, precum și folii.

Fig.2.1 Ciclul de viață al bioplasticului

Diferența dintre plastic și bioplastic

Ceea ce majoritatea oamenilor nu știu, este cum să facă diferența între materiale plastice și bioplastice. Cu ochiul liber, oamenii nu sunt adesea capabili să spună dacă un ambalaj alimentar este fabricat din plastic sau din bioplastic, pentru că arată asemănător.

Plasticul se descompune în bucăți mici și contaminează solul și, în cele din urmă, se adună în oceane.

Bioplasticul se descompune în componente naturale (așa cum a fost făcut din alimente naturale cum ar fi porumbul, trestia de zahăr și maniocul) și se întoarce înapoi în natură într-un ciclu de buclă închisă.

Fig.2.2 Diferența dintre plastic și bioplastic

Bioplastic PLA

PLA este acid polilactic bioplastic. Acestea sunt materiale plastice fabricate din amidon de plante, în special amidon de porumb. Amidonul conținut în plantă este prelucrat pentru a produce un polimer numit acid poli-lactic – PLA.

Bio-materialele plastice se comportă în mod similar cu materialele plastice convenționale și sunt potrivite pentru majoritatea aplicațiilor de ambalare.

Cu toate acestea, spre deosebire de materialele plastice pe bază de uleiuri finite, care iau milioane de ani pentru a se forma și sute de ani pentru a se degrada, acestea sunt regenerabile anual și sunt adecvate pentru compostul comercial sau industrial fabricat în 12 săptămâni acolo unde există instalații.

Fig.2.3 Ciclul de viață a bioplasticului PLA

b) Bioplastic CPLA

CPLA-acid polilactic cristalizat, este o combinație de PLA (70-80%), cretă (20-30%) și alți aditivi biodegradabili.

Prin cristalizarea PLA produsele CPLA pot rezista la temperaturi ridicate de până la 85 ° C fără deformare. După ce a cristalizat, CPLA nu mai este transparent, ci alb mat.

Pentru tacâmurile negre și pentru capacele de cafea CPLA se adaugă cărbune pentru a crea culoarea neagră. Acest lucru nu contravine proprietăților generale de compostare ale CPLA.

Deoarece CPLA derivă din PLA, acesta este 100% biodegradabil și compostabil în conformitate cu standardul EN-13432. La sfârșitul vieții, produsele pe bază de PLA pot fi reciclate sau compostate în instalații industriale de compostare.

Fig.2.4 Produse obținute din bioplastic CPLA și adaos de cărbune

2.2.2. Amidonul din porumb

Plantele verzi precum cartofii, porumbul, grâul și orezul sunt materiile prime principale pentru producția de biopolimeri.

Amidonul ca principală componentă în ele, este potențial cel mai acceptabil material polimer biodegradabil datorită costului scăzut, disponibilității și pentru că este produs din surse regenerabile. Cum nu este un material termoplastic, este utilizat în amestecuri cu polimeri ne- biodegradabili și materiale biodegradabile.

Natura boabelor sub formă de cristal cu diametru de 15–100 microni după extracție, structura cristalului este deformată la presare, căldură, lucru mecanic și plastifianți, cum ar fi apă, glicerol și alți polioli fac amidonul termoplastic (Bastioli, 2005).

Amestecarea amidonului cu poliesterii alifatici îmbunătățește viabilitatea și biodegradarea acestuia. Combinația amidonului cu un polimer solubil în apă, cum ar fi clorura de polivinil (PVC) este utilizată pentru producerea filmului de amidon (Adeodato Vieira et al, 2011).

Această generație de materiale plastice obținute din amidon este complet biodegradabilă.

Din materialele plastice biodegradabile pe bază de amidon sunt fabricate diferite pungi și saci, ambalaje rigide, cum ar fi tăvi și recipiente formate la cald, precum și produse pentru umplerea golurilor din pachete (fulgi). Acest material plasează cu succes polistirenul și polietilena în multe aplicații (Rustogy și Chandra, 1998).

2.2.3. Trestie de zahăr

Deșeurile produse după ce trestia de zahăr a fost recoltată pentru siropul de zahăr poartă numele de Bagasse.

Acest material fibros este o resursă regenerabilă. Reziduurile din trestie de zahăr sunt transformate în produse de ambalare din forma sa brută, printr-un proces de încălzire, pulverizare și apoi turnare sub presiune.

Produsele obținute (farfurii, boluri) sunt rezistente la căldură chiar și în cuptorul cu microunde, fiind ideale ca recipiente pentru alimente fierbinți. In plus sunt complet compostabile. Acestea nu conțin plastic – sunt 100% fără plastic în componența lor.

Așa cum arată ciclul de viață, atunci când ambalajul de bagasse este compostat, aceasta reprezintă o ‘buclă închisă’, deoarece ceea ce a început din viața care crește în sol devine solul în sine.

Produsele din trestie de zahăr pot fi folosite în microunde și frigidere, sunt reciclabile, precum și 100% biodegradabile, iar toate recipientele sunt certificate ca fiind compostabile, ceea ce înseamnă că se vor descompune în mai puțin de 12 săptămâni.

Fig.2.5 Ciclul de viata al trestieie de zahar (Bagasse)

2.2.4. Carton, hartie

Hârtia, cartonul și lemnul au fost utilizate în ambalajul produselor alimentare de zeci de ani. Lemnul folosit pentru fabricarea produselor de hârtie și carton provine de la arbori, un furnizor gestionat responsabil.

Hârtia forestieră durabilă asigură în zonele din care provine că s-a reușit menținerea integrității pădurilor. O pădure gestionată în mod durabil este una în care pomii tăiați sunt înlocuiți imediat.

Hârtiile și lemnul folosit la fabricarea produselor de consum de catering sunt din surse de pădure reciclate sau durabile. Consiliul de administrare a pădurilor (FSC) este o organizație internațională excelentă care este dedicată protejării pădurilor printr-un management responsabil, iar sistemul de certificare identifică produse obținute din păduri bine gestionate și / sau materiale reciclate.

Multe dintre elementele ecologice de ambalare sunt făcute cu materiale certificate FSC, astfel încât consumatorii pot avea încredere că achiziționeze consumabile ecologice pentru consum.

2.3. Alternativele ecologice ale ambalajelor din plastic

Materialele plastice reprezintă una dintre cele mai mari provocări pe care le înfruntă planeta, cu mii de tone care ajung în oceane în fiecare an. Deoarece plasticul este folosit la scară industrială, în special în producția de ambalaje, brandurile vor trebui să acționeze rapid pentru a găsi alternative care să înlocuiască plasticul.

Fig.2.6 Utilizarea plasticului la nivel mondial

Atenția mass-media pentru poluarea cu deșeuri din plastic care afectează uscatul, căile navigabile și fauna sălbatică a determinat creșterea gradului de conștientizare a consumatorilor cu privire la impactul materialelor plastice asupra mediului. Acest lucru este evident în tendințele actuale ale pieței, deoarece consumatorii preferă ambalajele ecologice.

În același timp, ambalajul trebuie să fie atractiv, să reflecte valorile mărcii și să rămână funcțional.

Potrivit studiilor din industrie, aproximativ un sfert dintre consumatori sunt extrem de îngrijorați de existența ambalajelor din plastic, aproape jumătate sunt de părere că producătorii ar trebui să acorde prioritate reciclării ambalajelor, în timp ce un alt sfert dintre consumatori consideră că industria ar trebui să acționeze către găsirea unei soluții care să elimine complet plasticul. Numărul acestora va continua să crească pe măsură ce efectele pe care le produc deșeurile din plastic continuă să fie mediatizate.

Brandurile trebuie să adopte o atitudine responsabilă în raport cu problema deșeurilor din ambalaje, în caz contrar riscă să-și deterioreze capitalul de imagine câștigat. Din fericire multe materiale alternative sunt în curs de dezvoltare, reprezentând cele mai interesante inovații în ceea ce privește înlocuirea materialelor plastice. Mai jos sunt prezentate cateva exemple:

1. Chitosan

Oamenii de știință din întreaga lume dezvoltă alternative ecologice care să înlocuiască plasticul folosindu-se de cele mai puțin probabile materii prime. Una dintre acestea este chitina care este a doua cea mai abundentă polizaharidă după celuloză și diferă de ea doar prin grupul OH. Se gaseste preponderent în pereții celulari ai pielii de insecte, cochiliile scoicilor, in carapacea crustaceelor dar și în pereții celulari ai unor ciuperci.

Chitosanul este de fapt derivat diacetilat al chitinei (Clarnival și Halleux, 2005). Ambele sunt utilizate pentru a produce diverse folii biodegradabile pentru ambalare, iar cele mai multe se folosesc ca acoperire comestibilă pentru a prelungi perioada de valabilitate a fructelor și legumelor proaspete (Zhao și Mc Daniel, 2005). Chitosanul are proprietăți mecanice foarte slabe și rezistență la apă.

Mai recent s-au folosit pelicule compozite formate prin amestecarea chitosanului și amidonului care prezintă proprietăți bune atunci când vine vorba de vaporii de apă și proprietățile mecanice. Chitina și chitosanul au proprietăți antimicrobiene bune pentru o varietate de ciuperci, drojdii și bacterii găsite în alimente și permit astfel o bună utilizare ca materiale care produc ambalaje biodegradabile pentru ambalarea alimentelor, în special, sunt importante pentru prelungirea duratei de valabilitate a alimentelor ( Chiellini, 2008).

Fig.2.7 Chitosan

2. Ooho

Chimiștii englezi de la Skipping Rocks Lab au inventat o nouă modalitate de a îmbutelia și consuma apa. Ooho este o membrană comestibilă și implicit biodegradabilă din alge marine, care conține exact o înghițitură de apă. Scopul noului produs este să ofere același confort ca sticlele din plastic, limitând impactul asupra mediului înconjurător. În plus procesul de fabricație produce de cinci ori mai puțin dioxid de carbon și utilizează de nouă ori mai puțină energie decât producția de PET-uri.

Fig.2.8 Ooho

3. Boabe de soia

Foliile realizate din proteina de soia izolată sunt foarte sensibile la umiditate și nu sunt puternice. De accea s-a adăugat aproximativ 25% acid stearic pentru a îmbunătăți proprietățile la tracțiune și termice și de a reduce sensibilitatea la umiditate (Lodha și Nteravali, 2005).

Recent, s-a descoperit că proteina de soia împreună cu glicerolul, guma de gellan sau K-carageni este adecvată pentru producerea de ambalaje (tăvi) biodegradabile / comestibile pe bază de soia (Mohareb și Mittal, 2007). Întotdeauna în producția de astfel de ambalaje trebuie să se acorde atenție proprietăților barierei împotriva umidității, deoarece majoritatea sunt hidrofile.

Lucrările asupra proprietăților acestor materiale sunt solicitate, deoarece nu au dat încă o aplicație excelentă în producție, dar se vor dori în viitor. Capacele de colagen rămân deocamdată singurul produs pe scară largă pe bază de proteine(Guilbert și Cuq, 2007).

4. Palmier areca

Frunzele palmierilor areca sunt folosite pentru produse biodegradabile și compostabile.

Frunzele cad în mod natural din palmierul  areca, apoi sunt colectate și modelate în forma dorită. Acestea în mod normal ar fi aruncate dar acum acestea sunt transformate în ambalaje de unică folosintă compostabile. Acest material este potrivit pentru foarte multe aplicații din industia alimentară.

Aceste produse sunt un exemplu excelent de sustenabilitate deoarece utilizează practic deșeurile unei plante, ceea ce înseamnă că ambalajul este la rândul său biodegradabil.Ambalajele din frunze de palmier nu conțin poluanți, compostă foarte repede și pot fi aruncate în coșul de compost.

Compania Holy Lama folosește frunze din palmierul areca la realizarea ambalajelor pentru gama sa de săpunuri handmade.

Fig. 2.9 Palmier areca

5. Natureflex

NatureFlex este varianta mai durabilă a celofanului, fiind fabricat din pastă de lemn biodegradabilă. Este perfect pentru ciocolată și produse de cofetărie, precum și articole de uz casnic, produse proaspete și lactate, produse de îngrijire personală, cafea sau ceai.

Fig.2.10 Natureflex

6. Fulgi din amidon

Greenlight Packaging a creat fulgii din amidon de porumb, o alternativă la fulgii din polistiren pentru protecția produselor fragile. Această versiune ecologică este biodegradabilă, nu emană miros și nu produce electricitate statică.

Fig.2.11 Fulgi din amidon

7. Micelii de ciuperci

Miceliile de ciuperci sunt un alt produs natural din care se pot obține ambalaje. Ecovative Design face deja acest lucru, colectând deșeuri agricole pe care le amestecă împreună cu micelii de ciuperci, apoi plasează amestecul în matrițe. La final, tot ce trebuie să facă este să aștepte ca ambalajele să se „fabrice” singure, la propriu.

Fig.2.12 Micelii de ciuperci

8. Stonepaper

Surprinzător sau nu, hârtia poate fi obținută și din piatră. Această inovație poate fi folosită ca alternativă la hârtia convențională sau la plastic, fiind imprimabilă, reciclabilă și hidrofobă. Hârtia din piatră este produsă din carbonat de calciu, care este una dintre resursele cele mai abundente ale planetei. Procesul său de producție utilizează mai puțină apă, are o amprentă redusă de carbon și este mai eficientă din punct de vedere energetic decât producția de hârtie obișnuită.

Fig.2.13 Stonepaper

9. Saltwater Brewery

Saltwater Brewery din SUA a dezvoltat un material pentru inelele  care se utilizează la ambalarea baxurilor cu șase doze de bere, care nu sunt doar biodegradabile și compostabile, ci și comestibile. Materialul este realizat din resturi de orz și grâu, care sunt un produs secundar al procesului de fabricare a berii.

Fig.2.14 Saltwater Brewery

Brandurile adoptă alternativele ecologice ale ambalajelor din plastic într-un ritm rapid. Cu ajutorul tehnologiilor emergente care le permit producătorilor să realizeze ambalaje sustenabile, putem avea siguranța că tot mai multe opțiuni ecologice vor fi disponibile pe viito

Capitolul III

FLOAREA-SOARELUI-POTENȚIALĂ SURSĂ DE A CREA NOI MATERIALE BIODEGRADABILE

In acest capitol se urmareste ca studiu de caz folosirea plantei de floarea-soarelui, ca o potențiala sursa de a crea noi materiale biodegradabile din produsele secundare, cojile rezultate din consumul si din procesarea de seminte de floarea – soarelui.

Prin cercetare științifică s-a investigat modul în care biomateria de floarea-soarelui poate fi transformată pentru a forma o serie de noi materiale biodegradabile. Astfel a fost proiectat un sistem de materiale bio care utilizează exclusiv subproduse de floarea- soarelui. Toate ingredientele necesare sunt extrase din cultura de floarea-soarelui, fără nici un liant sintetic și nici un lac toxic.

În mod tradițional, numai capitulul care contine fructele (achenele) este recoltat la sfârșitul verii, cu toate acestea, tulpina plantei poate fi de asemenea folosită. Recoltata la o lună după capul florii, scoarța (fibrele) poate fi separată de măduvă (structura spumoasă). Fibrele scoarței sunt apoi presate termic în timp ce măduva este modelată într-un agregat, oferind o alternativă naturală la polistiren.

„Tortul de presă” – rămășițele seminței de floarea-soarelui după extragerea uleiului – este transformat într-un clei bazat pe apă și presat la căldură într-o peliculă subțire și flexibilă.

Aceste materiale bio pot fi acoperite cu un lac de floarea-soarelui pentru a le spori rezistența la apă, în timp ce lipiciul extras din semințe este adezivul perfect pentru a asambla diferite materiale.

Fig.3.1 Transformarea din floarea-soarelui în produse durabile

3.1 Utilizări ale floarea-soarelui

Floarea soarelui (Helianthus annuus), face parte din familia compozitelor, este originară din America centrală și a fost adusă în Europa în secolul al XVI –lea. Floarea-soarelui se afla pe locul al treilea intre plantele oleifere ierboase.

Fructele (achenele) de floarea-soarelui conțin, în procent de ~50%, ulei cu calități alimentare de exceptie si grad ridicat de conservabilitate. Se utilizează in alimentația umana (rafinat) si in industria alimentara ( margarine, conserve, săpun, lecitina, fosfatide, etc.).Prin industrializare, după extragerea uleiului, rămân șroturile, utilizate ca sursa de proteina in hrana animalelor si materie prima pentru concentrate de proteine in industria mezelurilor.

Din cojile semințelor se fabrica furfurolul folosit in industria fibrelor artificiale, a maselor plastice. Măcinate, cojile se folosesc la fabricarea drojdiei furajere, circa 150 kg /tona produs.

Capitulele se utilizează in hrana animalelor, tulpinile sunt utilizate drept material combustibil sau in industria materialelor de construcții. Fiind o apreciata plantă meliferă, floarea soarelui asigură, în perioada înfloririi, 30-130 kg miere/ha.

Semințele de floarea-soarelui sunt de 3 feluri:

cu coajă neagră – din care se extrage uleiul de floarea soarelui

dungate (gri/alb cu negru) – folosite direct in consumul alimentar, în stare crudă sau prăjite

albe–folosite pentru consum alimentar

Semințele de floarea-soarelui sunt bogate în proteine, triptofan și fitosteroli, care ajută la reducerea nivelului de colesterol în sânge. Conțin grăsimi bune (grăsimi monosaturate și polinesaturate) în proporție de 90%, dar au multe calorii, deci trebuie consumate cu măsură.

În plus, aceste semințe conțin seleniu, magneziu, cupru, vitamina E, vitamina B, acid folic, vitamina D, zinc, fier, fosfor. Studiile arată că 30 grame de semințe conțin:

– 76% din cantitatea zilnică necesară corpului de vitamina E

– 24% din doza zilnică recomandată de seleniu

– 12% din proteinele necesare zilnic corpului

3.2 Producția și consumul de semințe în Romȃnia

În prezent floarea-soarelui constituie una din principalele culturi oleaginoase. În producția mondială de semințe oleaginoase ocupă locul al doilea după soia.

Floarea-soarelui s-a ridicat la înălțimea numelui său în 2018, prosperând în condițiile de vreme însorită și călduroasă manifestate în multe părți ale Europei. UE a estimat că randamentele au fost în medie de 2,5 tone/hectar, ceea ce a fost cu 18,0% mai mult decât media pe cinci ani.

România a înregistrat în medie randamente de 2,9 tone/hectar, cu peste o treime mai mult decât media pe cinci ani. În timp ce condițiile meteorologice au ajutat culturile de floarea-soarelui să se dezvolte în 2018, creșterea randamentelor în ultimii ani poate fi atribuită și îmbunătățirii creșterii și dezvoltării în domeniul ameliorării plantelor și al geneticii, ajutând agricultorii să cultive semințe mai multe și de calitate mai bună pe terenurile lor.

Producția puternică din Europa de Est a contribuit la creșterea producției globale de floarea-soarelui la aproape 50 de milioane de tone în 2018, potrivit Ministerului Agriculturii al SUA. Aceasta reprezintă o creștere de 27% a producției în ultimii cinci ani, devenind astfel unul dintre sectoarele agricole cu cea mai rapidă creștere din lume. UE se așteaptă la o extindere suplimentară în următorii ani, cu o prognoză de creștere de 200.000 de hectare a regiunilor de floarea-soarelui din UE până în 2030, cea mai mare parte a acestei creșteri având loc în partea estică a UE.

Creșterea producției globale de floarea-soarelui a fost determinată parțial de o cerere tot mai mare de floarea-soarelui pentru consum. Consumatorii preocupați de sănătate caută alternative pentru gustările tradiționale dulci sau sărate, iar gustul, dimensiunile și beneficiile semințelor de floarea-soarelui implică faptul că acestea pot fi consumate ca atare sau ca ingrediente în alte produse de tip gustare. Faptul că semințele de floarea-soarelui pot fi consumate neprăjite și neprelucrate le face unice printre alte cereale, leguminoase și semințe oleaginoase și va continua să alimenteze cererea de semințe de floarea-soarelui pentru consum.

P

3.3 Industria extracției de ulei –principalul furnizor de coji de floarea- soarelui

Cel mai mare segment de piață pentru floarea-soarelui este extragerea uleiului prin zdrobirea semințelor.

Uleiul este apoi utilizat în industria alimentară, fie ca ingredient pentru fabricarea produselor alimentare semifinite sau finite, fie este îmbuteliat ca produs final.

Uleiul de floarea-soarelui este extras prin trei metode diferite, producându-se ulei prin presare la rece, ulei prin presare la cald și ulei rafinat de floarea-soarelui.

Uleiul de floarea-soarelui care conține niveluri ridicate de acid oleic este preferat de industria alimentară, deoarece uleiul este stabil în mod natural.

Șrotul rămas după extragerea uleiului este o sursă bogată de proteine și reprezintă un excelent furaj pentru animale, în special pentru rumegătoare.

Cojile separate de semințe au un conținut ridicat de fibre și un conținut scăzut de proteine și, prin urmare, au o valoare furajeră comercială scăzută, astfel încât acestea sunt adesea arse ca sursă de căldură pentru instalația de zdrobire.

La fiecare 100 de kilograme de semințe de floarea-soarelui zdrobite, procesatorul obține aproximativ 40 de kilograme de ulei, 35 de kilograme de șrot bogat în proteine și 25 de kilograme de subproduse.

In procesul de obtinere si prelucrare a uleiurilor vegetale rezulta o serie de subproduse si deseuri, care se utilizeaza astazi pe scara mare. Valorificarea complexa a intregii game de subproduse si deseuri are ca urmare o sensibila reducere a pretului de cost al uleiului finit si mareste rentabilitatea intreprinderilor din ramura industriei de uleiuri vegetale. In plus, cantitati importante de subproduse si produse de valorificare a deseurilor sunt livrate la export.

In industria uleiurilor si grasimilor vegetale cojile semintelor de floarea-soarelui constituie primul deseu valoros pentru economia nationala, deseu care apare in procesul tehnologic de prelucrare a semintelor in vederea obtinerii uleiului,in urma operatiei de decorticare.

La decorticare, insa nu toate cojile se indeparteaza din miezul oleaginos, ci in functie de procesul tehnologic aplicat in miez se lasa 8 – 12 % coaja. Semintele de floarea – soarelui cu continut ridicat de ulei, care se prelucreaza curent in fabricile noastre contin 22 – 27 % coji. Masa hectolitrica a cojilor este 15 – 20 kg/hl. La semințele de floarea-soarelui coaja reprezintă 40-50% din greutatea semințelor intregi.

Capitolul IV

CERCETARE PRACTICĂ- DEZVOLTARE PRODUS NOU ȘI AMBALAJ CU COMPONENTĂ BIODEGRADABILĂ

4.1 Dezvoltare produs nou- Semințe albe cu gust de paprika

Descrierea procesului tehnologic

-Semințele de floarea-soarelui sunt recoltate, uscate, curățate și clasificate la origine

-Materia primă este livrată în saci de rafie

-Materia primă, semințele albe de floarea-soarelui, este amestecată cu 5% soluție de gumă arabică (3.75 l H20+1.25 kg gumă arabică)+7% aromă de paprika

-Semințele de floarea-soarelui cu aromă de paprika sunt prajite și răcite

-Produsul este controlat de LIR,LASER DE SORTARE, X-RAY si SISTEM DE METAL DETECȚIE

-Produsul este ambalat în pungi din folie de bioplastic

-Pungile sunt ambalate în cutii de cartoane.

Descrierea produsului

-Culoarea : semințele au culoarea albă, iar pe fața externă sunt acoperite de culoarea roșie-orange a aromei de paprika. Miezul este cremos de culoare maro deschis

-Textura: crocantă, nu foarte tare

-Gustul: specific semințelor de floarea-soarelui:picant, cu note de paprika, sărat.

Fig.4.1 Semințe albe cu aromă de paprika

4.2 Dezvoltare ambalaj cu componentă biodegradabilă

Lucrarea are ca obiective crearea plasticului biodegradabil din amidon de porumb, coji de semințe și alte substanțe utilizate în viața de zi cu zi și înțelegerea aplicațiilor bioplasticului.

Produsul nou dezvoltat se dorește a fi ambalat într-o folie din bioplastic, reciclabilă care să conțină și un compartiment de stocare pentru coji.

Atȃt folia cȃt și compartimentul de stocare închis cu zip sunt obținute din materiale biodegradabile care se găsesc la îndemȃna oricărui om: amidon de porumb, coji de semințe, apă, oțet. Compartimentul de stocare al cojilor este creat pentru a permite reciclarea și a crea baza materială biodegradabilă pentru fabricarea de noi ambalaje.

Produsul va fi ambalat pentru început în pungi cu gramaje de 40g și 100g, ulterior în funcție de feedback-ul consumatorilor, de modul cum se prezintă acestea în contact cu anumiți factori precum: temperatura, umiditatea, condițiile de depozitare, dar și de modul în care semințele își vor păstra proprietățile organoleptice, se vor dezvolta ambalaje și pentru gramajele de 200g și 300g.

4.2.1 Realizarea ambalajului

Pentru realizarea foliei am experimentat o rețetă simplă care poate fi făcută în orice bucătărie, cu obiecte obișnuite.

Ingrediente folosite pentru obținerea bioplasticului cu coji de semințe:

19g amidon din porumb

120ml apă

10ml glicerină

10ml oțet

10g măcinătură coji de semințe

Ingredientele vor influența rezultatul final în moduri diferite. De exemplu, glicerina va face plasticul mai flexibil. Oțetul ajută amidonul să se dizolve ușor deoarece adaugă ioni la amestec.Acesta este un ingredient mult mai ușor disponibil decât acetatul de amoniu, care ar fi utilizat într-o operațiune comercială bio-plastică. Apa este utilizată ca solvent, de asemenea, pentru denaturarea amidonului. Astfel, rezultă o folie subțire ca produs final.

Fig.4.2 Ingrediente folosite pentru realizarea ambalajului

Instrumente utile:

Oală mică

Spatulă

Cilindru gradat

Pipetă

Cȃntar de bucătărie

Tavă pentru uscare

Folie din aluminiu (opțional)

Plită sau sursă de căldură

Fig. 4.3 Instrumente utilizate pentru relizarea ambalajului

Mod de lucru:

Pasul 1 Pregătirea măcinăturii

Cojile de semințe au fost măcinate inițial grosier, după care s-a realizat sitarea măcinăturii pe site de 1.25mm, 1mm și 710 μm.

Pasul 2: Adăugarea ingredientelor în vas

Se măsoară toate ingredientele și se amestecă până se încorporează, apoi se pornește plita la căldură joasă / medie.

Pasul 3: Încălzirea amestecului

După ce căldura este pornită amestecul trebuie omogenizat rapid, pentru a evita aglomerarea. La început, amestecul va avea o culoare lăptoasă, dar după, va deveni mai dens și apoi ușor translucid. Este important să se păstraze temperatura scăzută, astfel încât căldura să fie distribuită în mod egal pe tot parcursul procesului. Acest proces decurge destul de repede, de aceea amestecul trebuie omogenizat continuu până când se îngroașă.

Pasul 4: Oprirea sursei de căldură

Odată ce amestecul se poate scoate ușor, se oprește sursa de căldură. Se amestecă încă de câteva ori, apoi se toarnă amestecul pe tavă sau pe o foaie de aluminiu. Folia este opțională, dar va fi mai ușor de îndepărtat mai târziu când plasticul este uscat.

Pasul 5: Formarea bioplasticului

Amestecul se va simți similar cu gelul de păr și va trebui să se răcească un pic înainte de a putea fi modelat. Se lasă să stea pentru un minut, apoi se răspȃndește cu o spatulă pe folie. Plasticul trebuie lăsat timp de câteva ore, până când este complet uscat. Dacă se dorește să se formeze materialul bioplastic într-un castron mic sau într-o altă formă simplă, acesta poate fi lăsat pe folie timp de aproximativ o oră, apoi se modelează ca un aluat. După formare, se pune înapoi pe folie și se lasă să se usuce timp de câteva ore sau peste noapte.

Pasul 6: Verificarea caracteristicilor bioplasticului

Lucrul deosebit al acestui proiect este acela că putem verifica caracteristicile biodegradabile ale bioplasticului fabricat din materiale care nu vor afecta în continuare mediul și care se va dizolva în apă fierbinte. Dacă un copil mic sau un animal de companie ar ingera accidental bioplasticul din casă, nu ar fi afectați în vreun fel (în afară de faptul că este posibil un pericol de sufocare). Acest lucru se datorează faptului că toate ingredientele sunt complet sigure pentru consum.

S-au realizat 4 variante experimentale, folosind rețeta de bază.

Prima variantă este o folie transparentă, realizată fără adăugarea unei măcinături, doar cu componentele principale de obținere a bioplasticului.

(de pus imagine)

A doua variantă este realizată prin adăugarea unei măcinături grosiere de coji de semințe, cernut rezultat după sitarea pe sita de 1.25mm.

A treia variantă diferă de cea de-a doua prin folosirea unei măcinături, refuz rezultat după sitarea pe sita de 1 mm.

Pentru cea de-a patra variantă se folosește o măcinătură fină, cernut rezultat după sitarea pe sita de 1 mm.

(de pus imagine)

Ȋn urma testelor experimentale am decis că varianta optimă este utilizarea unei măcinături fine, cenut rezultat după sitarea pe sita de 1mm, pentru a realiza ambalajul biodegradabil ca produs final.

(de pus imagine)

4.2.2. Eticheta produsului

Pentru ambalajul biodegradabil realizat s-a dezvoltat o etichetă nouă, cu un design atractiv, care conține toate elementele de etichetare corespunzaătoare, în accord cu legislația aplicabilă în domeniul etichetării produselor alimentare aflată în vigoare.

CONCLUZII

Scopul principal al acestei lucrarii este de a atrage interesul asupra subiectului, dar si importanța conștientizării oamenilor de a trăi corect și responsabil, în armonie cu natura, de a gestiona ambalajele și de a încuraja producerea de ambalaje biodegradabile.

Pe baza cercetărilor și literaturii de specialitate se poate concluziona că ambalajele biodegradabile au un viitor luminos în industria alimentară.

Majoritatea oamenilor de știință din acest domeniu sunt de acord că viitorul ambalajelor biodegradabile depinde de un amestec de materiale bio-nanocompozite și polimeri, ceea ce îi va îmbunătăți performanțele.

O serie de factori, incluzand scimbarile politice si legislative, precum și cererea mondială de produse alimentare și resurse energetice, vor influența, fără îndoială, dezvoltarea de ambalaje biodegradabile. Nu există nici o îndoială că producția și cererea pentru acest ambalaj va crește semificativ datorită proprietăților îmbunătățite și parțial datorită scăderii sale de preț, care este acum inacceptabil în ceea ce privește prețul altor materiale de ambalare.

Pentru a realiza acest tip de ambalaj, industria alimentară are nevoie de mai multe cercetări.

Am observat că experiențele dinamice permit, de asemenea, oamenilor să experimenteze cu încercări și erori, să învețe din greșelile lor și să înțeleagă posibilele lacune dintre teorie și practică.