PL244331B1 - A material with antimicrobial and antioxidant properties and a method of obtaining it - Google Patents
A material with antimicrobial and antioxidant properties and a method of obtaining it Download PDFInfo
- Publication number
- PL244331B1 PL244331B1 PL424184A PL42418418A PL244331B1 PL 244331 B1 PL244331 B1 PL 244331B1 PL 424184 A PL424184 A PL 424184A PL 42418418 A PL42418418 A PL 42418418A PL 244331 B1 PL244331 B1 PL 244331B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- parts
- weight
- pvc
- temperature
- mixture
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000003017 thermal stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000008037 PVC plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 32
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 32
- -1 poly(vinyl chloride) Polymers 0.000 claims description 10
- 244000037364 Cinnamomum aromaticum Species 0.000 claims description 9
- 235000014489 Cinnamomum aromaticum Nutrition 0.000 claims description 9
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 13
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 25
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 25
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 229920012485 Plasticized Polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- 241000186779 Listeria monocytogenes Species 0.000 description 3
- 238000009456 active packaging Methods 0.000 description 3
- IQFVPQOLBLOTPF-HKXUKFGYSA-L congo red Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC=CC2=C(N)C(/N=N/C3=CC=C(C=C3)C3=CC=C(C=C3)/N=N/C3=C(C4=CC=CC=C4C(=C3)S([O-])(=O)=O)N)=CC(S([O-])(=O)=O)=C21 IQFVPQOLBLOTPF-HKXUKFGYSA-L 0.000 description 3
- HHEAADYXPMHMCT-UHFFFAOYSA-N dpph Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC([N+](=O)[O-])=CC([N+]([O-])=O)=C1[N]N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 HHEAADYXPMHMCT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 3
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 241000723347 Cinnamomum Species 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- 244000178231 Rosmarinus officinalis Species 0.000 description 2
- 241001135257 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Senftenberg Species 0.000 description 2
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 description 2
- 239000006286 aqueous extract Substances 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 235000017803 cinnamon Nutrition 0.000 description 2
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- VXGIVDFKZKMKQO-UHFFFAOYSA-L dioctyltin isooctylthioglycolate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)CS[Sn](CCCCCCCC)(CCCCCCCC)SCC(=O)OCC(CC)CCCC VXGIVDFKZKMKQO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000009036 growth inhibition Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 2
- 235000021485 packed food Nutrition 0.000 description 2
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 239000000419 plant extract Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 230000035900 sweating Effects 0.000 description 2
- 240000000662 Anethum graveolens Species 0.000 description 1
- 241000228245 Aspergillus niger Species 0.000 description 1
- 241000193755 Bacillus cereus Species 0.000 description 1
- RWPICVVBGZBXNA-BGYRXZFFSA-N Bis(2-ethylhexyl) terephthalate Natural products CCCC[C@H](CC)COC(=O)C1=CC=C(C(=O)OC[C@H](CC)CCCC)C=C1 RWPICVVBGZBXNA-BGYRXZFFSA-N 0.000 description 1
- 241000589875 Campylobacter jejuni Species 0.000 description 1
- 240000000560 Citrus x paradisi Species 0.000 description 1
- 241000193155 Clostridium botulinum Species 0.000 description 1
- 241000193468 Clostridium perfringens Species 0.000 description 1
- 235000013628 Lantana involucrata Nutrition 0.000 description 1
- 235000006677 Monarda citriodora ssp. austromontana Nutrition 0.000 description 1
- 235000010676 Ocimum basilicum Nutrition 0.000 description 1
- 240000007926 Ocimum gratissimum Species 0.000 description 1
- 240000007673 Origanum vulgare Species 0.000 description 1
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 description 1
- 241000607768 Shigella Species 0.000 description 1
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000016639 Syzygium aromaticum Nutrition 0.000 description 1
- 244000223014 Syzygium aromaticum Species 0.000 description 1
- 235000007303 Thymus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 240000002657 Thymus vulgaris Species 0.000 description 1
- 241000607265 Vibrio vulnificus Species 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 241000607447 Yersinia enterocolitica Species 0.000 description 1
- 241000607477 Yersinia pseudotuberculosis Species 0.000 description 1
- 244000273928 Zingiber officinale Species 0.000 description 1
- 235000006886 Zingiber officinale Nutrition 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000001998 anti-microbiological effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- RWPICVVBGZBXNA-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) benzene-1,4-dicarboxylate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=C(C(=O)OCC(CC)CCCC)C=C1 RWPICVVBGZBXNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010630 cinnamon oil Substances 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000004815 dispersion polymer Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 235000008397 ginger Nutrition 0.000 description 1
- 239000010651 grapefruit oil Substances 0.000 description 1
- 239000010655 horseradish oil Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012009 microbiological test Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 235000021067 refined food Nutrition 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010668 rosemary oil Substances 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010678 thyme oil Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229940098232 yersinia enterocolitica Drugs 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest tworzywo o działaniu antymikrobiologicznym i antyoksydacyjnym oraz sposób jego otrzymywania, do stosowania zwłaszcza do wytwarzania opakowań w przemyśle spożywczym. Tworzywo według wynalazku zawiera na 100 części wagowych PCV zawiera od 0,2 do 30 części wagowych olejku kasjowego oraz od 0,1 do 70 części wagowych dowolnego plastyfikatora PVC. Zgłoszenie zawiera też sposób otrzymywania tworzywa polimerowego o działaniu antymikrobiologicznym i antyoksydacyjnym charakteryzującym się tym, że do mieszalnika o temperaturze 85 - 115°C, wprowadza się 100 części wagowych suspensyjnego PVC, oraz od 1 do 4 części wagowych stabilizatora termicznego, następnie całość miesza się do czasu osiągnięcia przez mieszaninę temperatury ≥ 80°C, a do powstałej mieszaniny PVC ze stabilizatorem termicznym dodaje się mieszaninę ciekłych składników, otrzymaną poprzez mechaniczne wymieszanie od 0,1 do 70 części wagowych plastyfikatora z od 0,2 do 30 części wagowych olejku kasjowego, a następnie całość kompozycji miesza się przez 5 do 15 minut, kolejno mieszankę chłodzi się do temperatury 16 - 25°C i wytłacza znanymi sposobami przy czym temperatura uplastyczniania i temperatura wytłaczania jest ≤ 165°C.The subject of the application is a material with antimicrobial and antioxidant properties and a method of obtaining it, especially for use in the production of packaging in the food industry. The material according to the invention contains, per 100 parts by weight of PVC, from 0.2 to 30 parts by weight of cassium oil and from 0.1 to 70 parts by weight of any PVC plasticizer. The application also includes a method for obtaining a polymer material with antimicrobial and antioxidant activity, characterized by the fact that 100 parts by weight of suspension PVC and from 1 to 4 parts by weight of a thermal stabilizer are introduced into a mixer at a temperature of 85 - 115°C, then the whole thing is mixed until time the mixture reaches a temperature of ≥ 80°C, and a mixture of liquid ingredients obtained by mechanically mixing from 0.1 to 70 parts by weight of the plasticizer with from 0.2 to 30 parts by weight of cassium oil is added to the resulting PVC mixture with a thermal stabilizer, and then the entire composition is mixed for 5 to 15 minutes, then the mixture is cooled to a temperature of 16 - 25°C and extruded using known methods, with the plasticization temperature and extrusion temperature being ≤ 165°C.
Description
Przedmiotem rozwiązania według wynalazku jest tworzywo o działaniu antymikrobiologicznym i antyoksydacyjnym oraz sposób jego otrzymywania, do stosowania zwłaszcza do wytwarzania opakowań w przemyśle spożywczym.The subject of the solution according to the invention is a material with antimicrobial and antioxidant properties and a method of obtaining it, especially for use in the production of packaging in the food industry.
Jednym z najważniejszych zagrożeń dla zdrowia człowieka są drobnoustroje: bakterie, wirusy, grzyby i pleśnie, a także metabolity przez nie wytwarzane, które mogą rozwijać się podczas przechowywania opakowanej żywności.One of the most important threats to human health are microorganisms: bacteria, viruses, fungi and molds, as well as the metabolites produced by them, which may develop during the storage of packaged food.
Gwałtowny wzrost patogenów jest poważnym problemem, w szczególności podczas przechowywania produktów spożywczych o krótkim okresie przydatności do spożycia. Najczęściej w produktach spożywczych spotyka się Aspergillus niger, Campylobacter jejuni, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Salmonella spp., Escherichia coli, Bacillus cereus, Listeria monocytogenes, Shigella spp., Staphylococcus aureus, Vibrio vulnificus, Yersinia enterocolitica, Yersinia pseudotuberculosis. Rozwój tych mikroorganizmów w żywności pakowanej uzależniony jest od wielu czynników takich jak pH, aktywność wody, obecność tlenu, a także w dużej mierze od czynników zewnętrznych związanych z warunkami magazynowania w tym temperatury, wilgotności względnej oraz czasu przechowywania [Comp Rev Food Sci Food Safety, 2003, 2, 139-163].The rapid growth of pathogens is a serious problem, especially when storing food products with a short shelf life. The most common species found in food products are Aspergillus niger, Campylobacter jejuni, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Salmonella spp., Escherichia coli, Bacillus cereus, Listeria monocytogenes, Shigella spp., Staphylococcus aureus, Vibrio vulnificus, Yersinia enterocolitica, Yersinia pseudotuberculosis. The development of these microorganisms in packaged food depends on many factors, such as pH, water activity, the presence of oxygen, and, to a large extent, on external factors related to storage conditions, including temperature, relative humidity and storage time [Comp Rev Food Sci Food Safety, 2003, 2, 139-163].
Należy mieć też na uwadze, że w żywności wraz z czasem przechowania dochodzi do utraty wartości odżywczych m.in. w wyniku zachodzących reakcji utleniania. Produkty utleniania wpływają na jakość produktów żywnościowych, zmieniając ich cechy sensoryczne oraz obniżając ich wartość odżywczą. Mogą także stanowić zagrożenie dla zdrowia człowieka [CHEMIK 2015, 69, 2, 89-94].It should also be borne in mind that food loses its nutritional value over time, including: as a result of oxidation reactions taking place. Oxidation products affect the quality of food products, changing their sensory properties and reducing their nutritional value. They may also pose a threat to human health [CHEMIK 2015, 69, 2, 89-94].
Obecne trendy i moda na żywność mało przetworzoną spowodowała gwałtowny rozwój nowych metod przedłużenia trwałości produktów spożywczych. Jedną z nich jest stosowanie opakowań aktywnych. Mają one na celu wydłużenie trwałości przechowywanej żywności poprzez zahamowanie rozwoju drobnoustrojów oraz spowolnienie reakcji chemicznych wpływających na jakość produktu np. reakcji utleniania.Current trends and fashion for minimally processed food have resulted in the rapid development of new methods of extending the shelf life of food products. One of them is the use of active packaging. They are intended to extend the shelf life of stored food by inhibiting the growth of microorganisms and slowing down chemical reactions affecting the quality of the product, e.g. oxidation reactions.
Środek antymikrobiologiczny powinien migrować w okresie przechowywania bezpośrednio z materiału opakowania na powierzchnię przechowywanego produktu i/lub do atmosfery wewnątrz samego opakowania.The antimicrobial agent should migrate during storage directly from the packaging material to the surface of the stored product and/or to the atmosphere within the packaging itself.
Wykazano bardzo korzystne działanie olejków pochodzenia naturalnego takich jak olejek rozmarynowy, cynamonowy, grejpfrutowy, tymiankowy, chrzanowy, jako środków hamujących rozwój bakterii, pleśni i grzybów.Natural oils such as rosemary, cinnamon, grapefruit, thyme and horseradish oil have been shown to have a very beneficial effect as agents that inhibit the growth of bacteria, molds and fungi.
Podczas wytłaczania lub formowania materiałów zawierających powyżej wymienione olejki należy starannie dobrać zakres temperatury przetwórstwa i energii mechanicznej, np. sił ścinających. Niewłaściwe dostosowanie parametrów przetwórstwa, może spowodować znaczną degradację środków aktywnych biologicznie przez co zmniejszone zostaje działanie wytworzonego materiału [Novel food packaging techniques. Cambridge: Woodhead Publishing Limited. 2003, 50-70].When extruding or forming materials containing the above-mentioned oils, the range of processing temperature and mechanical energy, e.g. shear forces, must be carefully selected. Improper adjustment of processing parameters may result in significant degradation of biologically active agents, which reduces the effectiveness of the produced material [Novel food packaging techniques. Cambridge: Woodhead Publishing Limited. 2003, 50-70].
Znane są materiały o działaniu anty-mikrobiologicznym, oraz technologie wytwarzania opakowań aktywnych na bazie polimerów syntetycznych, które wymagają użycia cienkich warstw (filmów) substancji aktywnej na powierzchni folii polimerowej [Food and packaging materials-chemical interaction. Cambridge: The Royal Society of Chemistry, 1995, 201-210; Active food packaging. London: Blackie Academic & Professional., 1995, 143-172].There are known materials with anti-microbiological activity and technologies for producing active packaging based on synthetic polymers, which require the use of thin layers (films) of the active substance on the surface of the polymer film [Food and packaging materials-chemical interaction. Cambridge: The Royal Society of Chemistry, 1995, 201-210; Active food packaging. London: Blackie Academic & Professional., 1995, 143-172].
Według opisu EP1458495 znany jest materiał o działaniu antymikrobiologicznym, który zawiera naniesioną na jego powierzchnię, metodą rotograwitury, obojętną dyspersję polimerową zawierającą zeolity, które uwalniają jony metali.According to EP1458495, a material with antimicrobial activity is known, which contains a neutral polymer dispersion containing zeolites that release metal ions applied to its surface using the rotogravure method.
Znane są rozwiązania, w których środek antymikrobiologiczny otrzymano z ekstraktów roślinnych takich jak np. cynamon, goździk, imbir, rozmaryn, oregano, koper, bazylia.There are known solutions in which the antimicrobial agent is obtained from plant extracts such as cinnamon, clove, ginger, rosemary, oregano, dill, basil.
Według wynalazku EP2025620 materiał aktywy stanowi baza wykonana z papieru, tektury, korka lub drewna impregnowana parafiną lub emulsją parafinową, zawierająca pomiędzy 0,5-15% aktywnych ekstraktów roślinnych.According to the invention EP2025620, the active material is a base made of paper, cardboard, cork or wood impregnated with paraffin or paraffin emulsion, containing between 0.5-15% of active plant extracts.
Podobne rozwiązanie przedstawiono w EP 1657181, w którym substancje aktywne nanoszono w postaci emulsji na materiał opakowaniowy z tworzywa sztucznego, metalu, papieru, tektury, folii aluminiowej, stali, aluminium, a następnie ją suszono. Substancje aktywne pochodzenia roślinnego w ilości od 0,1%-10% stosowane były samodzielnie lub jako mieszaniny.A similar solution was presented in EP 1657181, in which active substances were applied in the form of an emulsion onto packaging material made of plastic, metal, paper, cardboard, aluminum foil, steel, aluminum, and then dried. Active substances of plant origin in amounts ranging from 0.1%-10% were used alone or as mixtures.
W publikacji patentowej WO2004076680 przedstawiono środek antybakteryjny uzyskany z materiałów roślinnych. Środek ten może być nanoszony bezpośrednio na produkty, ale również na materiały opakowaniowe.The patent publication WO2004076680 presents an antibacterial agent obtained from plant materials. This agent can be applied directly to products, but also to packaging materials.
Znane jest z patentu rozwiązanie US 4728540 A, w którym nadawanie specyficznych właściwości plastyfikowanemu PVC prowadzi się poprzez nanoszenie na jego powierzchnię mieszaniny substancji czynnej i plastyfikatora, a następnie pozostawienie do wchłonięcia do wewnątrz materiału.The solution known from patent US 4728540 A is in which specific properties are given to plasticized PVC by applying a mixture of the active substance and plasticizer to its surface and then allowing it to be absorbed into the material.
Istotą wynalazku jest tworzywo polimerowe o działaniu antymikrobiologicznym i antyoksydacyjnym na bazie suspensyjnego poli(chlorku winylu) (PVC), zawierające od 0,2 do 30, korzystnie od 1 do 20 części wagowych na 100 części wagowych PVC, olejku kasjowego oraz od 0,1 do 70, korzystnie od 10 do 50 części wagowych na 100 części wagowych PVC, dowolnego znanego plastyfikatora PVC.The essence of the invention is a polymeric material with antimicrobial and antioxidant activity based on suspension poly(vinyl chloride) (PVC), containing from 0.2 to 30, preferably from 1 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of PVC, cassium oil and from 0.1 up to 70, preferably from 10 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of PVC, of any known PVC plasticizer.
Istotą wynalazku jest również sposób wytwarzania tworzywa polimerowego o działaniu antymikrobiologicznym i antyoksydacyjnym na bazie suspensyjnego poli(chlorku winylu) (PVC), zawierającego od 0,2 do 30, korzystnie od 1 do 20 części wagowych na 100 części wagowych PVC, olejku kasjowego, oraz od 0,1 do 70, korzystnie od 10 do 50 części wagowych na 100 części wagowych PVC, dowolnego znanego plastyfikatora PVC, przeznaczonego w szczególności do produkcji opakowań aktywnych.The essence of the invention is also a method for producing a polymer material with antimicrobial and antioxidant activity based on suspension poly(vinyl chloride) (PVC), containing from 0.2 to 30, preferably from 1 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of PVC, cassia oil, and from 0.1 to 70, preferably from 10 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of PVC, of any known PVC plasticizer, intended in particular for the production of active packaging.
Sposób otrzymywania tworzywa polimerowego o działaniu antymikrobiologicznym i antyoksydacyjnym, według wynalazku w którym, do komory mieszalnika o temperaturze mieszania w zakresie od 85 do 115°C wprowadza się 100 części wagowych suspensyjnego PVC oraz od 1 do 4 części wagowych stabilizatora termicznego do stabilizacji termicznej PVC, następnie całość miesza się do czasu osiągnięcia przez mieszaninę temperatury co najmniej 80°C, a do powstałej mieszaniny PVC ze stabilizatorem termicznym dodaje się mieszaninę ciekłych składników, otrzymaną poprzez mechaniczne wymieszanie, w czasie 1 min w temperaturze 16-25°C, od 0,1 do 70 części wagowych plastyfikatora do plastyfikacji PVC, z od 0,2 do 30 części wagowych olejku kasjowego. Kolejno całość kompozycji miesza się przez czas od 5 do 15 minut do wchłonięcia przez ziarna PVC ciekłych składników i otrzymania suchej, jednorodnej, trwałej i niezaglomeryzowanej sypkiej mieszanki. Kolejno mieszankę chłodzi się do temperatury 16-25°C i wytłacza znanymi sposobami, przy czym temperatura uplastyczniania i temperatura wytłaczania nie może przekroczyć 165°C.A method for obtaining a polymer material with antimicrobial and antioxidant activity, according to the invention, in which 100 parts by weight of suspension PVC and 1 to 4 parts by weight of a thermal stabilizer for thermal stabilization of PVC are introduced into the mixer chamber with a mixing temperature ranging from 85 to 115°C, then the whole thing is mixed until the mixture reaches a temperature of at least 80°C, and a mixture of liquid ingredients, obtained by mechanical mixing, is added to the resulting PVC mixture with a thermal stabilizer for 1 min at a temperature of 16-25°C, from 0, 1 to 70 parts by weight of plasticizer for plasticizing PVC, with from 0.2 to 30 parts by weight of cassium oil. Subsequently, the entire composition is mixed for 5 to 15 minutes until the PVC grains absorb the liquid ingredients and obtain a dry, homogeneous, durable and non-agglomerated loose mixture. Subsequently, the mixture is cooled to a temperature of 16-25°C and extruded using known methods, with the plasticization temperature and extrusion temperature not exceeding 165°C.
Nieoczekiwanie okazało się, że olejek kasjowy wykazuje bardzo dobrą kompatybilność z ziarnami suspensyjnego poli(chlorku winylu), to znaczy w procesie produkcji suchych mieszanek (typu dry blends), znanymi sposobami, wchłania się w głąb ziaren tworząc jednorodną, trwałą i niezag lomeryzowaną sypką mieszankę. Jest to szczególnie istotne, ponieważ mieszankę taką można poddać przetwórstwu znanymi sposobami z pominięciem dodatkowych procesów technologicznych.Surprisingly, it turned out that cassia oil has very good compatibility with suspension poly(vinyl chloride) grains, i.e. in the process of producing dry blends, using known methods, it is absorbed deep into the grains, creating a homogeneous, durable and non-agglomerated loose mixture. . This is particularly important because such a mixture can be processed using known methods without additional technological processes.
Przetworzona, znanymi sposobami, mieszanka według wynalazku, zawierająca olejek kasjowy, charakteryzuje się bardzo dobrą homogenicznością oraz brakiem widocznych oznak wypacania się olejku kasjowego oraz innych dodatków procesowych, stosowanych w przetwórstwie PVC, na powierzchnię otrzymanych wyrobów. Dodatkowo, obecność olejku kasjowego nie wpływa na zmniejszenie się stabilności termicznej PVC.The mixture according to the invention, containing cassia oil, processed using known methods, is characterized by very good homogeneity and no visible signs of cassia oil and other process additives used in PVC processing on the surface of the obtained products. Additionally, the presence of cassium oil does not reduce the thermal stability of PVC.
Nieoczekiwanie okazało się również, że olejek kasjowy ma działanie plastyfikujące wobec PVC. Wzrost jego udziału wpływa na zwiększenie elastyczności, zmniejszenie temperatury zeszklenia ora z wzrost wydłużenia względnego przy zerwaniu. Zmniejsza się również lepkość tworzywa w stanie uplastycznionym. Pozwala to na prowadzenie przetwórstwa w niższej temperaturze i przy niższych siłach ścinających, co jest niezwykle istotne ze względu na ograniczenie degradacji stosowanego środka aktywnego.Surprisingly, it also turned out that cassium oil has a plasticizing effect on PVC. An increase in its share increases elasticity, reduces the glass transition temperature and increases the relative elongation at break. The viscosity of the plastic in the plasticized state also decreases. This allows processing to be carried out at lower temperatures and with lower shear forces, which is extremely important due to limiting the degradation of the active agent used.
Materiał wytworzony według wynalazku charakteryzuje się znakomitymi właściwościami antymikrobiologicznymi i antyoksydacyjnymi. Środek aktywny - olejek kasjowy uwalniany jest w sposób powolny i równomierny, zarówno do powietrza, jak i środowiska wodnego w długim okresie użytkowania.The material produced according to the invention is characterized by excellent antimicrobial and antioxidant properties. The active agent - cassium oil is released slowly and evenly into both the air and water environment over a long period of use.
Tworzywo o właściwościach antymikrobiologicznych i antyoksydacyjnych, będące przedmiotem wynalazku, w porównaniu z innymi znanymi materiałami o działaniu antymikrobiologicznym charakteryzuje się łatwością wykonania. Wyeliminowane zostały dodatkowe skomplikowane procesy wytwarzania dyspersji, emulsji i roztworów środków aktywnych oraz późniejsze procesy ich nanoszenia na powierzchnię tworzywa polimerowego.The material with antimicrobial and antioxidant properties, which is the subject of the invention, is easy to produce compared to other known materials with antimicrobial properties. Additional complicated processes of producing dispersions, emulsions and solutions of active agents and subsequent processes of applying them to the surface of the polymer material have been eliminated.
Dodatkowo nie są znane w literaturze materiały na bazie suspensyjnego poli (chlorku winylu) z olejkiem kasjowym.Additionally, there are no materials based on suspension poly(vinyl chloride) with cassia oil known in the literature.
Wynalazek przedstawiono bliżej w przykładach wykonania.The invention is described in more detail in embodiments.
Przykład 1Example 1
Materiał, będący przedmiotem wynalazku, przygotowano w mieszalniku zetowym Brabendera w temperaturze 115°C i przy prędkości obrotowej rotorów 60 min-1. Do komory mieszalnika wprowadzono 200 g suspensyjnego PVC (liczba K=60) oraz 8 g stabilizatora termicznego w postaci bis(2etyloheksylomerkaptooctan) di-n-oktylocyny. Następnie całość mieszano przez 5 minut. Do powstałej mieszaniny PVC ze stabilizatorem termicznym dodano wąskim strumieniem mieszaninę ciekłych składników, a mianowicie mieszaninę otrzymaną poprzez mechaniczne wymieszanie, w czasie 1 min w temperaturze 20°C, 100 g plastyfikatora w postaci epoksydowanego oleju sojowego z 10 g olejku kasjowego. Kolejno całość kompozycji mieszaniny mieszano przez ok. 5 minut, do czasu wchłonięcia przez ziarna PVC ciekłych składników, do otrzymania suchej, jednorodnej, trwałej i niezaglomeryzowanej sypkiej mieszanki. Kolejno mieszankę schłodzono do temperatury 20°C, a następnie wytłoczono za pomocą laboratoryjnej wytłaczarki jednoślimakowej, przez dyszę o przekroju kołowym o średnicy 3 mm i długości 40 mm, w temperaturze przetwórstwa odpowiednio: lej zasypowy - 18°C, I strefa - 60°C, II strefa 130°C, III strefa - 150°C, głowica - 165°C. Otrzymaną wytłoczynę schłodzono i rozdrabniano za pomocą granulatora.The material subject to the invention was prepared in a Brabender zet mixer at a temperature of 115°C and a rotor speed of 60 min -1 . 200 g of suspension PVC (K number = 60) and 8 g of thermal stabilizer in the form of di-n-octyltin bis(2ethylhexylmercaptoacetate) were introduced into the mixer chamber. Then the whole thing was stirred for 5 minutes. To the resulting mixture of PVC with a thermal stabilizer, a mixture of liquid ingredients was added in a narrow stream, namely a mixture obtained by mechanical mixing for 1 min at 20°C, 100 g of a plasticizer in the form of epoxidized soybean oil with 10 g of cassia oil. Subsequently, the entire mixture composition was mixed for approximately 5 minutes until the liquid ingredients were absorbed by the PVC grains, to obtain a dry, homogeneous, durable and non-agglomerated loose mixture. Subsequently, the mixture was cooled to a temperature of 20°C and then extruded using a laboratory single-screw extruder, through a nozzle with a circular cross-section of 3 mm in diameter and 40 mm in length, at the processing temperature, respectively: hopper - 18°C, zone I - 60°C , zone II 130°C, zone III - 150°C, head - 165°C. The obtained extrudate was cooled and crushed using a granulator.
Otrzymano materiał o bardzo dobrej homogeniczności bez oznak wypacania się olejku kasjowego na powierzchnię materiału. Badania FTIR potwierdziły obecność olejku kasjowego w wytworzonym materiale bez oznak jego degradacji.A material with very good homogeneity was obtained, with no signs of cassia oil sweating onto the surface of the material. FTIR tests confirmed the presence of cassium oil in the produced material with no signs of its degradation.
Przykład 2Example 2
Materiał, będący przedmiotem wynalazku, przygotowano w mieszalniku zetowym Brabendera w temperaturze 85°C i przy prędkości obrotowej rotorów 60 min-1. Do komory mieszalnika wprowadzono 200 g suspensyjnego PVC (liczba K=60) oraz 8 g stabilizatora termicznego w postaci bis(2etyloheksylomerkaptooctan) di-n-oktylocyny. Następnie całość mieszano przez 5 min. Kolejno do mieszaniny PVC ze stabilizatorem termicznym dodano wąskim strumieniem przez ok. 1 min mieszaninę ciekłych składników, powstałą poprzez mechaniczne wymieszanie, w czasie 1 min w temperaturze 23°C, 20 g plastyfikatora w postaci tereftalan bis(2-etyloheksylu) z 40 g olejku kasjowego. Całość kompozycji mieszano przez 15 minut do czasu wchłonięcia przez ziarna PVC ciekłych składników, i otrzymania suchej, jednorodnej, trwałej i niezaglomeryzowaną sypkiej mieszanki. Następnie mieszankę ochłodzono do temperatury 23°C, a następnie wytłoczono za pomocą laboratoryjnej wytłaczarki jednoślimakowej, przez dyszę o przekroju kołowym o średnicy 3 mm i długości 40 mm, w temperaturze przetwórstwa odpowiednio: lej zasypowy - 18°C, I strefa - 60°C, II strefa - 130°C, III strefa - 150°C, głowica - 165°C. Tak otrzymaną wytłoczynę schłodzono i rozdrabniano za pomocą granulatora.The material subject to the invention was prepared in a Brabender zet mixer at a temperature of 85°C and a rotor speed of 60 min -1 . 200 g of suspension PVC (K number = 60) and 8 g of thermal stabilizer in the form of di-n-octyltin bis(2ethylhexylmercaptoacetate) were introduced into the mixer chamber. Then the whole thing was stirred for 5 minutes. Next, 20 g of a plasticizer in the form of bis(2-ethylhexyl) terephthalate with 40 g of oil was added to the PVC mixture with a thermal stabilizer in a narrow stream for approximately 1 min. cash register. The entire composition was mixed for 15 minutes until the liquid ingredients were absorbed by the PVC grains and a dry, uniform, stable and non-agglomerated loose mixture was obtained. Then the mixture was cooled to a temperature of 23°C and then extruded using a laboratory single-screw extruder, through a nozzle with a circular cross-section with a diameter of 3 mm and a length of 40 mm, at the processing temperature, respectively: hopper - 18°C, zone I - 60°C , zone II - 130°C, zone III - 150°C, head - 165°C. The resulting extrudate was cooled and crushed using a granulator.
Otrzymano materiał o bardzo dobrej homogeniczności bez oznak wypacania się olejku kasjowego na powierzchnię materiału. Badania FTIR potwierdziły obecność olejku kasjowego w wytworzonym materiale bez oznak jego degradacji.A material with very good homogeneity was obtained, with no signs of cassia oil sweating onto the surface of the material. FTIR tests confirmed the presence of cassium oil in the produced material with no signs of its degradation.
Przykład 3Example 3
Materiał otrzymany zgodnie z przykładem 1 sprasowano za pomocą prasy hydraulicznej w temperaturze 160°C w czasie 5 min i pod ciśnieniem 30 bar na płytki o wymiarach 200 x 200 x 2 mm. Z płytek tych wycięto kształtki (typ 5A, PN-EN ISO 527-2) do oznaczenia właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu, twardości metodą Shore’a A i badań mikrobiologicznych. Na wytworzonych płytkach wykonano badania migracji składników aktywnych do powietrza i wody. Migrację do powietrza oznaczono poprzez ubytek składnika aktywnego w materiale metodą FTIR. Właściwości antyoksydacyjne określono na podstawie zdolności do inhibicji rodników DPPH* przez substancje aktywne migrujące z materiału do wody. Przeprowadzono również badania właściwości reologicznych otrzymanych materiałów. Temperaturę zeszklenia wyznaczono metodą DMTA podczas trójpunktowego zginania. Określono czas stabilności termicznej metodą czerwieni Kongo w temperaturze 200°C.The material obtained according to example 1 was pressed using a hydraulic press at a temperature of 160°C for 5 min and under a pressure of 30 bar into plates with dimensions of 200 x 200 x 2 mm. Shapes (type 5A, PN-EN ISO 527-2) were cut from these plates to determine mechanical properties in static tension, Shore A hardness and microbiological tests. Migration tests of active ingredients into air and water were performed on the manufactured plates. Migration into air was determined by the loss of the active ingredient in the material using the FTIR method. Antioxidant properties were determined based on the ability to inhibit DPPH* radicals by active substances migrating from the material to water. Research on the rheological properties of the obtained materials was also carried out. The glass transition temperature was determined using the DMTA method during three-point bending. The thermal stability time was determined using the Congo red method at a temperature of 200°C.
Właściwości materiału przedstawiono w tabeli 1.The material properties are shown in table 1.
Dla porównania, w tabeli zestawiono wyniki badań plastyfikowanego PVC niezawierającego olejku kasjowego wytworzonego, zgodnie z tą samą metodyką.For comparison, the table summarizes the test results for plasticized PVC without cassium oil produced according to the same methodology.
PL 244331 Β1PL 244331 Β1
Tabela 1. Właściwości materiału według przykładu 3 oraz PVC niezawierajacego olejku kasjowegoTable 1. Properties of the material according to example 3 and PVC without cassium oil
Przykład 4Example 4
Materiał otrzymany zgodnie z przykładem 2 przetworzono i zbadano zgodnie z metodyką opisaną w przykładzie 3. Dla porównania w tabeli zestawiono wyniki badań plastyfikowanego PVC niezawierającego olejku kasjowego wytworzonego w analogiczny sposób.The material obtained according to example 2 was processed and tested according to the methodology described in example 3. For comparison, the table summarizes the test results for plasticized PVC without cassium oil produced in an analogous way.
Właściwości materiału przedstawiono w tabeli 2.The material properties are shown in Table 2.
Dla porównania, w tabeli zestawiono wyniki badań plastyfikowanego PVC niezawierajacego olejku kasjowego wytworzonego, zgodnie z tą samą metodyką.For comparison, the table summarizes the test results for plasticized PVC without cassium oil produced according to the same methodology.
PL 244331 Β1PL 244331 Β1
Tabela 2. Właściwości materiału według przykładu 4 oraz PVC niezawierajacego olejku kasjowegoTable 2. Properties of the material according to example 4 and PVC without cassium oil
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL424184A PL244331B1 (en) | 2018-01-03 | 2018-01-03 | A material with antimicrobial and antioxidant properties and a method of obtaining it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL424184A PL244331B1 (en) | 2018-01-03 | 2018-01-03 | A material with antimicrobial and antioxidant properties and a method of obtaining it |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL424184A1 PL424184A1 (en) | 2019-07-15 |
| PL244331B1 true PL244331B1 (en) | 2024-01-15 |
Family
ID=67209643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL424184A PL244331B1 (en) | 2018-01-03 | 2018-01-03 | A material with antimicrobial and antioxidant properties and a method of obtaining it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL244331B1 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6369866A (en) * | 1986-09-12 | 1988-03-29 | Taizo Ayukawa | Flexible product containing plasticizer |
| US4728540A (en) * | 1987-01-14 | 1988-03-01 | Gasman Robert C | Process for introducing useful additives into already manufactured and fabricated flexible vinyl products |
| CN104497433A (en) * | 2014-11-13 | 2015-04-08 | 苏州威尔德工贸有限公司 | Preparation method of PVC composite material used for baby bath |
-
2018
- 2018-01-03 PL PL424184A patent/PL244331B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL424184A1 (en) | 2019-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ahmed et al. | Polylactide/poly (ε-caprolactone)/zinc oxide/clove essential oil composite antimicrobial films for scrambled egg packaging | |
| Han et al. | Physical and antimicrobial properties of sodium alginate/carboxymethyl cellulose films incorporated with cinnamon essential oil | |
| Panrong et al. | Thermoplastic starch and green tea blends with LLDPE films for active packaging of meat and oil-based products | |
| Woranuch et al. | Eugenol-loaded chitosan nanoparticles: II. Application in bio-based plastics for active packaging | |
| Munir et al. | Enhanced properties of silver carp surimi-based edible films incorporated with pomegranate peel and grape seed extracts under acidic condition | |
| da Silva et al. | Designing antimicrobial polypropylene films with grape pomace extract for food packaging | |
| Adame et al. | Fabrication and characterization of pullulan/tapioca starch-based antibacterial films incorporated with Litsea cubeba essential oil for meat preservation | |
| Cheng et al. | Fabrication, characterization, and application of pea protein-based edible film enhanced by oregano essential oil (OEO) micro-or nano-emulsion | |
| Kamari et al. | Chitosan, gelatin and methylcellulose films incorporated with tannic acid for food packaging | |
| Gao et al. | Starch/PBAT blown antimicrobial films based on the synergistic effects of two commercial antimicrobial peptides | |
| Gao et al. | Material properties and antimicrobial activities of starch/PBAT composite films incorporated with ε-polylysine hydrochloride prepared by extrusion blowing | |
| Sáez-Orviz et al. | PLA nanoparticles loaded with thymol to improve its incorporation into gelatine films | |
| Neira et al. | Time-dependent evolution of properties of fish gelatin edible films enriched with carvacrol during storage | |
| Holcapkova et al. | Thermal stability of bacteriocin nisin in polylactide-based films | |
| Lee et al. | Physical properties and application of a red pepper seed meal protein composite film containing oregano oil | |
| Rad et al. | Physicochemical and antimicrobial properties of kefiran/waterborne polyurethane film incorporated with essential oils on refrigerated ostrich meat | |
| Boonnattakorn et al. | Controlled release of mangiferin using ethylene vinyl acetate matrix for antioxidant packaging | |
| Kurabetta et al. | Vanillin reinforced cationic starch/poly (vinyl alcohol) based antimicrobial and antioxidant bioactive films: sustainable food packaging materials | |
| Bouftou et al. | Novel food preservation strategy using sprayed PVA/chitosan-based coatings activated by macroemulsions of chamomile essential oil adsorbed on activated carbon | |
| Mena-Prado et al. | Enhancing functional properties of compostable materials with biobased plasticizers for potential food packaging applications | |
| KR101634617B1 (en) | A method for preparing an anti-microbial food packaging film added with the extract of at least one herb consisting of bamboo, hinoki tree and propolis showing preventive effect from food spoilage and the anti-microbial film prepared thereby | |
| Santos et al. | Application of glass particles doped by Zn+ 2 as an antimicrobial and atoxic compound in LLDPE and HDPE | |
| KR101634618B1 (en) | A method for preparing an anti-microbial food packaging film added with the extract of at least one herb consisting of grapefruit seed, ginger and phellodendri cortex showing preventive effect from food spoilage and the anti-microbial film prepared thereby | |
| Xiang et al. | Flow behaviour and viscosity of reconstituted skimmed milk treated with pulsed electric field | |
| PL244331B1 (en) | A material with antimicrobial and antioxidant properties and a method of obtaining it |