PL247571B1 - Sposób otrzymywania folii na bazie komponentów z biomasy glonów - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania folii na bazie komponentów z biomasy glonów, który charakteryzuje się tym, że do proszku alginianu sodu lub agar-agar lub ich mieszaniny w ilości od 1 do 10% dodaje się sproszkowaną karboksymetylocelulozę w ilości od 0,05 do 1%, glicerol w ilości od 0,4 do 10% i wodę korzystnie destylowaną lub demineralizowaną w ilości do 100% wagowo i miesza korzystnie w czasie od 1 do 30 min, a następnie dodaje się sproszkowane glony z rodzaju Chlorella sp. lub Scenedesmus sp. lub cyjanobakterie Spirulina sp. w ilości od 1 do 70% wagowo, i miesza korzystnie w czasie od 1 do 30 min i spienia lub od razu formuje się termicznie w temperaturze od 50 do 200°C na oczekiwany kształt i na tak otrzymany materiał nanosi się korzystnie natryskowo chlorek wapnia dwuwodnego i suszy.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem jest sposób otrzymywania folii na bazie komponentów z biomasy glonów zwłaszcza do przechowywania produktów spożywczych, kosmetycznych, medycznych i zastosowań w przemyśle rolniczym.

Głównymi przewagami wynalazku jest innowacyjny skład polimerów biodegradowalnych na bazie komponentów z glonów i wypełniaczy, głównie odpadów, oraz bezodpadowość procesu, zgodnie z modelem gospodarczym Gospodarki o Obiegu Zamkniętym tzw. GOZ mającej na celu m.in. zapobieganie powstawaniu odpadów, przygotowywanie do ponownego użycia, recykling, inne sposoby odzysku oraz unieszkodliwianie.

Na rynku działają przedsiębiorstwa, głównie z sektora energetycznego, prowadzące badania nad wykorzystaniem różnych metod uprawy mikroglonów. Największa aktywność patentowa w zakresie glonów widoczna jest w Azji, USA i Europie. W Europie, największy potencjał w tym zakresie wykazują takie kraje jak m.in. Niemcy, Finlandia, Dania, Szwecja i Hiszpania. Azja charakteryzuje się przewagą prowadzonych badań naukowych, przy czym firmy działające na rynkach Europy i USA są bardziej zaawansowane technologicznie w hodowli glonów.

Znany jest patent (Shi i James, 2013-US8.524.811B2) dot. produkcji mieszanek termoplastycznych z glonów, który dotyczy maksymalnej dopuszczalnej zawartości glonów, wielkości cząstek glonów w formie sproszkowanej oraz właściwości mechanicznych otrzymanego polimeru.

Znany jest również patent (Lavoisier et al., 2017-WO2017046356). Patent ten obejmuje zastrzeżenia dotyczące uprawy, zbioru oraz procesu obniżenia zawartości białka w glonach poprzez zastosowanie enzymów, kwasu cytrynowego lub innych środków chemicznych. Patent ten obejmuje również metodę otrzymywania sproszkowanej formy glonów.

Polskie patenty obejmują głównie technologie wykorzystania fotobioreaktorów do hodowli glonów, wytwarzanie składników do pasz i sposoby oczyszczania ścieków przy użyciu glonów. Opracowany przez Politechnikę Wrocławską sposób oczyszczania ścieków przemysłowych i ciekłych odpadów z jonów metali ciężkich z wykorzystaniem mikroorganizmów fotosyntetycznych (PL 209047B1) z rodzaju Spirulina sp. polega na tym, że do ścieków przemysłowych i odpadów ciekłych wprowadza się cyjanobakterie z rodzaju Spirulina sp. w formie ożywionej lub nieożywionej biomasy. W procesie oczyszczania kationy metalu wiążą się do powierzchni ściany komórkowej glonów i ewentualnie wprowadza do wnętrza ich komórek na drodze biosorpcji i/lub bioakumulacji.

Znany jest z patentu nr PL209234 sposób wytwarzania dodatków paszowych, w których mikroelementy w zakresach stężeń 40-60 mg/g Mn, 40-50 mg/g Zn, 40-45 mg/g Fe, 4,5-5 mg/g Cu związane są z bionośnikiem. Sposób polega na tym, że materiał biologiczny, w postaci mikroalg z rodzaju Spirulina sp., Chlorella sp. i Gloeocystis sp. wiąże się z mikroelementami, takimi jak Mn, Zn, Fe i Cu na drodze wymiany jonowej z grupami karboksylowymi, hydroksylowymi, fosforylowymi i aminowymi mikroalg. Mikroelementy wiąże się z powierzchnią ściany komórkowej na drodze biosorpcji i dodatkowo ze strukturami subkomórkowymi w metodzie bioakumulacyjnej.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu otrzymywania folii, która będzie w całości lub części biodegradowalna w naturalnych warunkach stosowania.

Istotą wynalazku jest sposób otrzymywania folii na bazie komponentów z biomasy glonów znamienny tym, że do proszku alginianu sodu lub agar-agar lub ich mieszaniny w ilości od 1 do 10% dodaje się sproszkowaną karboksymetylocelulozę w ilości od 0,05 do 1%, glicerol w ilości od 0,4 do 10% i wodę w ilości do 100% wagowo i miesza, a następnie dodaje się sproszkowane glony z rodzaju Chlorella sp. lub Scenedesmus sp. lub cyjanobakterie Spirulina sp. w ilości od 1 do 70% wagowo bazy, po czym miesza i spienia lub od razu formuje się termicznie w temperaturze od 50 do 200°C na oczekiwany kształt i na tak otrzymany materiał nanosi się chlorek wapnia dwuwodnego i suszy. Korzystnie do alginianu sodu lub agar-agar dodaje się skrobi lub skrobi modyfikowanej, korzystnie skrobia jest skrobią ziemniaczaną lub kukurydzianą, najkorzystniej w stosunku do ilości alginianu sodu lub agar-agar od 0,01:10 do 10:0,01. Korzystnie stosunek proszku alginianu sodu i agar-agar wynosi od 0,01:10 do 10:0,01. Korzystnie woda jest wodą destylowaną lub demineralizowaną. Korzystnie mieszanie prowadzi się w czasie od 1 do 30 min. Korzystnie chlorek wapnia dwuwodnego nanosi się natryskowo.

Wynalazek został uwidoczniony w przykładach wykonania przy czym przykłady nie wyczerpują wszystkich wariantów wykonania zgodnie z wynalazkiem.

Przykład 1

Do reaktora wprowadzono bazę koloidalną o składzie: 60 g alginianu sodu w formie proszku, 4 g karboksymetylocelulozy (CMC), 100 g 85,46% glicerolu i dopełniono do 1 l wodą destylowaną. Wytrząsano 15 min. Następnie do bazy koloidalnej dodano sproszkowane glony z rodzaju Chlorella sp. w ilości 20%. Wytrząsano 15 min. Spieniano znanymi sposobami przez 10 min. Po tym czasie próbki cieczy przełożono do formy i ogrzewano w temp 70°C przez 50 min. Następnie natryskiwano w ilości 15 g roztwór chlorku wapnia dwuwodnego (CaCl2 x 2H2O) przez 10 minut. Wytworzone biopolimery oddzielano od naczyń, przepłukano wodą destylowaną i osuszono. Powstała biofolia z zawartością Chlorella sp. nadająca się do wykorzystania jako opakowania biodegradowalne. Biofolia nie zawiera toksycznych składników, jest elastyczna i charakteryzuje się dużą wytrzymałością oraz biodegradowalnością w czasie 3-6 miesięcy.

Przykład 2

Do reaktora wprowadzono bazę koloidalną o składzie: mieszaninę 50 g alginian sodu w formie proszku i 10 g skrobi ziemniaczanej, 4 g karboksymetylocelulozy (CMC), 100 g 85,46% glicerolu i dopełniono do 1 l wodą destylowaną. Mieszano poprzez wytrząsanie 15 min. Następnie do bazy koloidalnej dodano sproszkowane cyjanobakterie Spirulina sp. w ilości 20% bazy. Mieszano poprzez wytrząsanie 15 min. Po tym czasie ciecz formowano termicznie - przełożono do formy i ogrzewano w temp 80°C przez 45 min. Następnie natryskiwano w ilości 20 g roztwór chlorku wapnia dwuwodnego (CaCl2 x 2H2O) przez 5 minut. Wytworzone biopolimery oddzielano od naczyń, przepłukano wodą destylowaną i osuszono w czasie 60 min. Powstała biofolia z zawartością cyjanobakterii Spirulina sp. nadająca się do wykorzystania jako opakowania biodegradowalne. Biofolia nie zawiera toksycznych składników, jest elastyczna i charakteryzuje się dużą wytrzymałością oraz biodegradowalnością w czasie 3-6 miesięcy.

Przykład 3

Do reaktora wprowadzono bazę koloidalną o składzie: mieszaninę 10 g alginian sodu i 10 g agar-agar w formie proszku, 2 g karboksymetylocelulozy (CMC), 35 g 85,46% glicerolu i dopełniono do 1 l wodą destylowaną. Mieszano poprzez wytrząsanie 30 min. Następnie do bazy koloidalnej dodano sproszkowane glony Scenedesmus sp. w ilości 30% bazy. Mieszano poprzez wytrząsanie 15 min. Po tym czasie ciecz formowano termicznie - przełożono do formy i ogrzewano w temp 80°C przez 45 min. Następnie natryskiwano roztworem nasyconym chlorku wapnia dwuwodnego (CaCl2 x 2H2O) przez 10 minut. Wytworzone biopolimery oddzielano od naczyń, przepłukano wodą destylowaną i osuszono w czasie 120 min. Powstała biofolia z zawartością glonów Scenedesmus sp. nadająca się do wykorzystania jako opakowania biodegradowalne. Biofolia nie zawiera toksycznych składników, jest elastyczna i charakteryzuje się dużą wytrzymałością oraz biodegradowalnością w czasie 3-6 miesięcy.

Przykład 4

Do reaktora wprowadzono bazę koloidalną o składzie: mieszaninę 40 g alginian sodu i 10 g agar-agar w formie proszku i 5 skrobi ziemniaczanej, 4 g karboksymetylocelulozy (CMC), 90 g 85,46% glicerolu i dopełniono do 1 l wodą destylowaną. Mieszano poprzez wytrząsanie 30 min. Następnie do bazy koloidalnej dodano sproszkowane glony Chlorella sp. w ilości 15% bazy. Mieszano poprzez wytrząsanie 30 min. Po tym czasie ciecz formowano termicznie - przełożono do formy i ogrzewano w temp 120°C przez 15 min. Następnie natryskiwano w ilości 20 g roztwór chlorku wapnia dwuwodnego (CaCl2 x 2H2O) przez 10 minut. Wytworzone biopolimery oddzielano od naczyń, przepłukano wodą destylowaną i osuszono w czasie 60min. Powstała biofolia z zawartością glonów Chlorella sp. nadająca się do wykorzystania jako opakowania biodegradowalne. Biofolia nie zawiera toksycznych składników, jest elastyczna i charakteryzuje się dużą wytrzymałością oraz biodegradowalnością w czasie 3-6 miesięcy.

Przykład 5

Do reaktora wprowadzono bazę koloidalną o składzie: mieszaninę 0,05 alginian sodu i 50 g agar-agar w formie proszku, 3 g karboksymetylocelulozy (CMC), 110 g 85,46% glicerolu i dopełniono do 1 l wodą destylowaną. Mieszano poprzez wytrząsanie 30 min. Następnie do bazy koloidalnej dodano sproszkowane cyjanobakterie z rodzaju Spirulina sp. w ilości 30% bazy. Mieszano poprzez wytrząsanie 15 min. Po tym czasie ciecz formowano termicznie - przełożono do formy i ogrzewano w temp 80°C przez 45 min. Następnie natryskiwano w ilości 15 g roztwór chlorku wapnia dwuwodnego (CaCl2 x 2H2O) przez 10 minut. Wytworzone biopolimery oddzielano od naczyń, przepłukano wodą destylowaną i osuszono w czasie 120 min. Powstała biofolia z zawartością cyjanobakterii Spirulina sp. nadająca się do wykorzystania jako opakowania biodegradowalne. Biofolia nie zawiera toksycznych składników, jest elastyczna i charakteryzuje się dużą wytrzymałością oraz biodegradowalnością w czasie 3-6 miesięcy.

Przykład 6

Do reaktora wprowadzono bazę koloidalną o składzie: mieszaninę 40 g alginian sodu i 0,04 g agar-agar w formie proszku, 3 g karboksymetylocelulozy (CMC), 100 g 85,46% glicerolu i dopełniono do 1 l wodą destylowaną. Mieszano poprzez wytrząsanie 15 min. Następnie do bazy koloidalnej dodano sproszkowane glony z rodzaju Chlorella sp. w ilości 20% bazy. Mieszano poprzez wytrząsanie 15 min. Po tym czasie ciecz formowano termicznie - przełożono do formy i ogrzewano w temp 110°C przez 20 min. Następnie natryskiwano w ilości 15 g roztwór chlorku wapnia dwuwodnego (CaCl2 x 2H2O) przez 10 minut. Wytworzone biopolimery oddzielano od naczyń, przepłukano wodą destylowaną i osuszono w czasie 90 min. Powstała biofolia z zawartością glonów Chlorella sp. nadająca się do wykorzystania jako opakowania biodegradowalne. Biofolia nie zawiera toksycznych składników, jest elastyczna i charakteryzuje się dużą wytrzymałością oraz biodegradowalnością w czasie 3-6 miesięcy.

Przykład 7

Do reaktora wprowadzono bazę koloidalną o składzie: mieszaninę 5 g alginian sodu i 30 g agar-agar w formie proszku, 2 g karboksymetylocelulozy (CMC), 95 g 85,46% glicerolu i dopełniono do 1 l wodą destylowaną. Mieszano poprzez wytrząsanie 15 min. Następnie do bazy koloidalnej dodano sproszkowane glony z rodzaju Scenedesmus sp. w ilości 20% bazy. Mieszano poprzez wytrząsanie 15 min. Po tym czasie ciecz formowano termicznie - przełożono do formy i ogrzewano w temp 110°C przez 20 min. Następnie natryskiwano w ilości 15 g roztwór chlorku wapnia dwuwodnego (CaCl2 x 2H2O) przez 10 minut. Wytworzone biopolimery oddzielano od naczyń, przepłukano wodą destylowaną i osuszono w czasie 90 min. Powstała biofolia z zawartością glonów Scenedesmus sp. nadająca się do wykorzystania jako opakowania biodegradowalne. Biofolia nie zawiera toksycznych składników, jest elastyczna i charakteryzuje się dużą wytrzymałością oraz biodegradowalnością w czasie 3-6 miesięcy.

Przykład 8

Do reaktora wprowadzono bazę koloidalną o składzie: 60 g agar-agar w formie proszku, 4 g karboksymetylocelulozy (CMC), 100 g 85,46% glicerolu i dopełniono do 1 l wodą destylowaną. Mieszano poprzez wytrząsanie 15 min. Następnie do bazy koloidalnej dodano sproszkowane glony Chlorella sp. w ilości 10% bazy. Mieszano poprzez wytrząsanie 15 min. Po tym czasie ciecz formowano termicznie przełożono do formy i ogrzewano w temp 60°C przez 90 min. Następnie natryskiwano 30% roztworem chlorku wapnia dwuwodnego (CaCl2 x 2H2O) przez 5 minut. Wytworzone biopolimery oddzielano od naczyń, przepłukano wodą destylowaną i osuszono w czasie 60 min. W temp. 60°C. Powstała biofolia z zawartością glonów Chlorella sp. nadająca się do wykorzystania jako opakowania biodegradowalne. Biofolia nie zawiera toksycznych składników, jest elastyczna i charakteryzuje się dużą wytrzymałością oraz biodegradowalnością w czasie 3-6 miesięcy.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób otrzymywania folii na bazie komponentów z biomasy glonów znamienny tym, że do proszku alginianu sodu lub agar-agar lub ich mieszaniny w ilości od 1 do 10% dodaje się sproszkowaną karboksymetylocelulozę w ilości od 0,05 do 1%, glicerol w ilości od 0,4 do 10% i wodę w ilości do 100% wagowo i miesza, a następnie dodaje się sproszkowane glony z rodzaju Chlorella sp. lub Scenedesmus sp. lub cyjanobakterie Spirulina sp. w ilości od 1 do 70% wagowo bazy, po czym miesza i spienia lub odrazu formuje się termicznie w temperaturze od 50 do 200°C na oczekiwany kształt i na tak otrzymany materiał nanosi się chlorek wapnia dwuwodnego i suszy.
2. 2. Sposób wg zastrz. 1 znamienny tym, że do alginianu sodu lub agar-agar dodaje się skrobi lub skrobi modyfikowanej, korzystnie skrobia jest skrobią ziemniaczaną lub kukurydzianą, najkorzystniej w stosunku do ilości alginianu sodu lub agar-agar od 0,01:10 do 10:0,01.
3. 3. Sposób wg zastrz. 1 albo 2 znamienny tym, że stosunek proszku alginianu sodu i agar-agar wynosi od 0,01:10 do 10:0,01.
4. 4. Sposób wg zastrz. 1, 2 albo 3 znamienny tym, że woda jest wodą destylowaną lub demineralizowaną.
5. 5. Sposób wg zastrz. 1, 2, 3 albo 4 znamienny tym, że mieszanie prowadzi się w czasie od 1 do 30 min.
6. 6. Sposób wg zastrz. 1, 2, 3, 4 albo 5 znamienny tym, że chlorek wapnia dwuwodnego nanosi się natryskowo.