PL229506B1 - Sposób wytwarzania antybakteryjnego kleju proteinowego do opakowań tekturowych - Google Patents

Abstract

Zgłoszenie rozwiązuje zagadnienie poprawy bezpieczeństwa kleju do tektury dla środowiska naturalnego oraz zdrowia poprawiając jednocześnie właściwości przylepne kleju. Dodatkowo posiada właściwości antybakteryjne, co eliminuje konieczność stosowania konserwantów do kleju, a także powoduje, że klej chroni powierzchnie tektury przed nadmiernym gromadzeniem się drobnoustrojów. Do odtłuszczonego mleka krowiego (zawartość tłuszczu nie więcej niż 0,3%), podgrzanego do temperatury 65 - 70°C, dodaje się 10% części wagowych skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej i miesza się za pomocą szybkoobrotowego mieszadła. Kiedy granulki skrobi spęcznieją i zostaną jednolicie rozprowadzone w mleku za pomocą szybkoobrotowego mieszadła, powodującego bardzo wysoką jednorodność rozprowadzania, zakwasza się roztwór poprzez dodanie 18% części wagowych kwasu jabłkowego (stężenie 20%) przy temperaturze 65°C. Do tak powstałej masy dodaje się suchy wodorotlenek wapnia (w ilości 2% części wagowych). Powstaje klej, który zawiera w sobie odrobinę tłuszczu i innych składników (np. cukier mleczny), które mogą pogarszać właściwości przylepne kleju. Aby wyeliminować te składniki dodaje się ponownie 25% kwas jabłkowy w ilości 18,9% części wagowych, a następnie dodaje się suchy wodorotlenek wapnia w ilości 2% części wagowych. Powstaje gotowy produkt - antybakteryjny klej proteinowy.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania antybakteryjnego kleju proteinowego do opakowań tekturowych o nietoksycznym, ekologicznym składzie oraz innowacyjnych właściwościach klejących i antyseptycznych.

Znane są z literatury technologii klejów do tektury kompozycje ekologiczne - wodorozcieńczalne, nie zawierające rozpuszczalników, składające się ze skrobi kukurydzianej lub ziemniaczanej oraz substancji alkaicznych (wodorotlenku sodu) i - czteroboranu sodu, przy czym zawartość skrobi wynosi 40-90%, wodorotlenku sodu 3-6%, a czteroboranu sodu 1,2-1,7%.

Wodorotlenek sodu (soda kaustyczna) służy do obniżenia temperatury punktu żelowania kleju. Wodorotlenek sodu ułatwia również penetrację kleju w głąb papieru. Boraks (czteroboran sodu uwodniony Na2B4O?x10H2O) stabilizuje klej, reagując ze skrobią poprawia przyczepność kleju i jego penetrację w głąb papieru.

Woda spełnia funkcję nośnika oraz spęcznia granulki skrobi.

Znany jest z polskiego zgłoszenia patentowego PL 339814 sposób wytwarzania kleju do tektury falistej.

Klej do tektury falistej zawiera 0,01-35%, korzystnie 12-20% nośnika w postaci substancji pęczniejących w wodzie, 40-99,1% korzystnie 80-88% mąki poddanej obróbce termicznej w temperaturze 40-170°C, korzystnie 70-140°C w czasie 0,4-5 h, korzystnie 0,5-2 h, czynnik alkalizujący oraz środki strukturotwórcze. Mąkę poddaną obróbce termicznej stanowi mąka pszenna, żytnia, kukurydziana, ryżowa, topiokowa, jęczmienna, owsiana, gryczana i pszenżytnia. Nośnik kleju w postaci substancji pęczniejących w wodzie stanowią skrobie modyfikowane, karboksymetyloceluloza, polialkohole winylowe oraz lateksy. Czynnik alkalizujący stanowią wodorotlenki lub sole sodowe, potasowe, wapniowe kwasów węglowego, krzemowego lub glinowego w ilości 0,01-5%, korzystnie 0,5-2%. Czynnik strukturotwórczy stanowi boraks oraz anionowe, kationowe i niejonowe środki powierzchniowo czynne w ilości 0,01-1,5%.

Opisane rozwiązania są jednak nieekologiczne i szkodliwe dla zdrowia - wodorotlenek sodu i czteroboran sodu (boraks) są substancjami silnie toksycznymi. Opakowania z tektury klejone takim klejem nie nadają się w pełni do recyklingu, a w procesie utylizacji wydzielają do środowiska szkodliwe substancje. Taki rodzaj kleju nie jest także bezpieczny w bezpośrednim kontakcie z żywnością.

Znany jest z polskiego zgłoszenia patentowego PL 404021 sposób wytwarzania kleju do tektury bezpiecznego w kontakcie z żywnością.

Klej zawiera rozpuszczone i zhomogenizowane w wodzie następujące składniki w stosunku do masy wszystkich substancji zawartych w kleju: 68,00% do 80,00% wagowych wody, 20,00% do 35,00% wagowych skrobi, 0,005% do 0,008% wagowych nanomiedzi, 0,80% do 2,50% wagowych NaOH, 0,25% do 0,50% wagowych boraksu, 0,002-0,008% wagowych nanosrebra.

Opisane rozwiązanie zakłada jednak używanie toksycznego boraksu oraz nanosrebra i nanomiedzi, które mają zdolność do kumulowania się w organizmach żywych przez co nie są całkiem bezpieczne dla środowiska (szczególnie objawia się to w procesie utylizacji).

Istotą rozwiązania według wynalazku jest sposób wytwarzania kleju z całkowicie nietoksycznych, przyjaznych środowisku i organizmom żywym składników. Podstawowym składnikiem tego kleju jest kazeina (białko mleka). Klej otrzymuje się przez zakwaszenie mleka krowiego kwasem jabłkowym, a następnie dodanie do tego niewielkich ilości wodorotlenku wapnia, który wchodząc w reakcje z kwasem dezaktywuje się nie jest szkodliwy w końcowym produkcie.

Sama kazeina po wyschnięciu silnie zmienia objętość i to mogłoby spowodować pękanie kleju. Dlatego jako wypełniacz stosuje się dodatek skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej, co dodatkowo poprawia lepkość i przede wszystkim zapobiega pękaniu kleju po wyschnięciu.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest poprawienie parametrów klejących i ekologicznych. Klej wykazuje znaczną odporność na wodę, temperaturę i na działanie drobnoustrojów, jest bardzo wytrzymały. Rozpuszcza się tylko pod działaniem alkali.

Klej nie wymaga żadnych substancji konserwujących, ponieważ konserwuje go kazeina, mająca silne właściwości antybakteryjne.

Skład kleju jest bezpieczny, ekologiczny, ulega biodegradacji, nadaje się do bezpośredniego kontaktu z żywnością, w procesie utylizacji nie emituje do środowiska żadnych toksycznych substancji, nie kumuluje się w organizmach żywych.

PL 229 506 Β1

Przewagą kleju, oprócz wytrzymałości i trwałości, jest jego antybakteryjność. Inne ekologiczne kleje oparte są o skrobię. Skrobia jest węglowodanem, który stanowi doskonałą pożywkę dla drobnoustrojów. To powoduje szybkie psucie się kleju (konieczne jest wtedy stosowanie konserwantów), a także większe nagromadzenie drobnoustrojów w miejscu zastosowania kleju.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono w przykładzie realizacji.

Do odtłuszczonego mleka krowiego (zawartość tłuszczu nie więcej niż 0,3%), podgrzanego do temperatury 65-70°C, dodaje się 10% skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej i miesza się za pomocą szybkoobrotowego mieszadła o kształcie sprężyny, dzięki czemu wytwarzane są silne zawirowania o prędkości 1000 obr/min., co powoduje wysoką jednorodność rozprowadzania skrobi w mleku. Jednocześnie poprawia to wydajność mieszania i zapobiegająca tworzeniu aglomeratów.

Kiedy granulki skrobi spęcznieją, a także zostaną jednolicie rozprowadzone w mleku, zakwasza się roztwór poprzez dodanie 18% kwasu jabłkowego (stężenie 20%) przy temperaturze 65°C. Mieszanka ścina się, dając gęstą masę. Do tak powstałej masy dodaje się suchy wodorotlenek wapnia (w ilości 2%). Wodorotlenek wapnia wchodząc w reakcje z kwasem jabłkowym dezaktywuje się i nie jest szkodliwy w końcowym produkcie.

Powstaje klej, który zawiera w sobie odrobinę tłuszczu i innych składników (np. cukier mleczny), które mogą pogarszać właściwości przylepne kleju. Aby wyeliminować te składniki ponownie dodaje się do kleju 25% kwas jabłkowy w ilości 18,9% (nastąpi „ścięcie” się mieszanki w bardzo gęstą substancję), a następnie dodaje się suchy wodorotlenek wapnia w ilości 2%. Powstaje gotowy produkt - antybakteryjny klej proteinowy. Łącznie ilość dodanych do mleka substancji wynosi 50,9% (zatem ilość mleka w całości to 49,1%).

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania antybakteryjnego kleju proteinowego polegający na dodaniu do odtłuszczonego mleka krowiego dodatków zagęszczających, tworzących właściwości klejące znamienny tym, że do odtłuszczonego mleka krowiego o (zawartości tłuszczu nie większej niż 0,3%) podgrzanego do temperatury 65-70°C, dodaje się 10% skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej i intensywnie miesza się za pomocą szybkoobrotowego mieszadła, powodując bardzo wysoką jednorodność rozprowadzania skrobi i zapobiegając tworzeniu się aglomeratów, po czym zakwasza się roztwór poprzez dodanie 18% kwasu jabłkowego o stężeniu 20%) przy temperaturze 65°C, następnie dodaje się do tak powstałej masy suchy wodorotlenek wapnia w ilości 2%, a potem ponownie dodaje się 25% kwas jabłkowy w ilości 18,9%, po czym ponownie dodaje się suchy wodorotlenek wapnia w ilości 2%, co tworzy mieszaninę zawierającą 49,1% odtłuszczonego mleka krowiego i 50,9% dodatków.
2. 2. Sposób wytwarzania antybakteryjnego kleju proteinowego według zastrz. 1 znamienny tym, że szybkoobrotowe mieszadło ma kształt sprężyny.