Nghiên cứu, đề xuất quy trình chế tạo nhựa phân hủy sinh học từ gelatin và chitosan

Bài viết Nghiên cứu, đề xuất quy trình chế tạo nhựa phân hủy sinh học từ gelatin và chitosan được nghiên cứu với mục đích giảm thiểu tình trạng rác thải nhựa không phân hủy gây ô nhiễm môi trường và tận dụng nguồn tài nguyên tự nhiên và tái tạo thân thiện với môi trường thay cho nhựa làm từ nhiên liệu hóa thạch – nguồn tài nguyên đang dần cạn kiệt và khan hiếm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu, đề xuất quy trình chế tạo nhựa phân hủy sinh học từ gelatin và chitosan NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ TẠO NHỰA PHÂN HỦY SINH HỌC TỪ GELATIN VÀ CHITOSAN Đậu Hoàng Thanh Ngân1*, Nguyễn Trúc Quân1, Nguyễn Văn Tứ2, Nguyễn Đình Lộc2 1 Khoa Marketing & Kinh doanh quốc tế, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh 2 Viện Khoa học Ứng dụng, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam, ThS. Trịnh Trọng NguyễnTÓM TẮTNghiên cứu này đề cập đến việc chế tạo nhựa phân hủy sinh học từ gelatin và chitosan có bổ sung glycerol tạodẻo, natri benzoat chất kháng khuẩn và quá trình thay đổi của nhựa khi để ở môi trường tự nhiên và khi phânhủy trong môi trường đất. Tỷ lệ phối trộn gelatin – chitosan - glycerol tối ưu tương ứng là 40/50/10 có bổ sung0,1% natri benzoat. Các mẫu nhựa được tạo ra theo quy trình có màu sắc ban đầu khá đẹp, mẫu nhựa trắngtrong và dai chắc, sau thời gian 8 tuần ở môi trường tự nhiên thì không có thay đổi đáng kể về màu sắc, trạngthái, kích thước. Trong môi trường đất, các mẫu nhựa này thay đổi màu sắc (từ màu trắng chuyển sang màungà vàng) và tự phân hủy thành những mảnh nhỏ, kích thước giảm dần rõ rệt qua các tuần.Từ khóa: Nhựa sinh học, phân hủy sinh học, nhựa, gelatin, chitosan.1. ĐẶT VẤN ĐỀHiện nay, “ô nhiễm trắng” đang trở thành vấn đề đáng lo ngại của mọi quốc gia trên thế giới. Là một trong 20quốc gia có lượng rác thải lớn nhất, môi trường tự nhiên tại Việt Nam đang đứng trước thách thức lớn. Rácthải nhựa rất bền và khó bị phân hủy, nếu đem chôn lấp sẽ vừa tốn diện tích đất, vừa gây ô nhiễm cho đất vànguồn nước. Mặc dù đã có nhiều giải pháp khác nhau được đưa ra nhằm giảm thiểu tình trạng này, ví dụ như:bao bì sinh học làm từ bột sắn [4], màng phân hủy sinh học làm từ gelatin [3], nhựa PLA [5]…nhưng thực tếvẫn còn tồn đọng khá nhiều khuyết điểm như độ bền khi sử dụng không cao, không thực sự phân hủy sinhhọc, giá thành cao,...Để khắc phục những vấn đề còn tồn tại của những nghiên cứu trước, chúng tôi đã quyết định thực hiện đề tài“Nghiên cứu, đề xuất quy trình chế tạo nhựa phân hủy sinh học từ Gelatin và Chitosan”, với mục đíchgiảm thiểu tình trạng rác thải nhựa không phân hủy gây ô nhiễm môi trường và tận dụng nguồn tài nguyên tựnhiên và tái tạo thân thiện với môi trường thay cho nhựa làm từ nhiên liệu hóa thạch – nguồn tài nguyên đangdần cạn kiệt và khan hiếm. 5492. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1 Vật liệu2.1.1 ChitosanChitosan là dẫn xuất của chitin sau khi tách nhóm acetyl nên chitosan có các nhóm amino. Độ deacetyl củachitosan là một thông số quan trọng, đặc trưng cho tỉ lệ giữa 2- acetamido-2-deoxy-D-glucopyranose với 2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose trong phân tử chitosan [2].Tính chất của chitosan như khả năng hút nước, khả năng hấp phụ chất màu, kim loại, kết dính với chất béo,kháng khuẩn, kháng nấm, mang DNA… phụ thuộc rất lớn vào độ deacetyl hóa. Tương tự, khả năng khángkhuẩn, kháng nấm của chitosan cao hơn ở các mẫu chitosan có độ deacetyl cao. Cụ thể, khả 8 năng khángkhuẩn tốt đối với chitosan có độ deacetyl trên 90%. Tuy nhiên, khả năng hút nước của chitosan thì giảm đikhi tăng độ deacetyl [2].Chitosan dùng trong nghiên cứu được cung cấp bởi trung tâm chế biến thuộc Đại Học Thủy Sản, được chiếttách từ vỏ tôm sú sau khi đã qua công đoạn khử khoáng bằng HCl, khử protein và deacetyl hóa bằng NaOHđậm đặc. Các chỉ tiêu chất lượng của Chitosan nguyên liệu:- Màu sắc, trạng thái : trắng, dạng mảnh- Độ ẩm : 11%- Hàm lượng tro : 0,9%- Độ nhớt : 300 cps- Độ deacetyl (DD) : 95%- Độ tan : 99,8% (trong axit acetic 1%)2.1.2 GelatinGelatin là sản phẩm thuỷ phân một phần collagen, hòa tan được trong nước. Khi thuỷ phân sâu hơn, ta thuđược collagen thủy phân [2].Gelatin là phụ gia thực phẩm lý tưởng đối với nhiều loại thực phẩm vì không có vị lạ với các tính chất duynhất như tạo nhũ tương, liên kết, ổn định và tạo gel. Gelatin dùng làm chất ổn định bọt trong các sản phẩmkem, đồ tráng miệng [2].Gelatin dùng trong nghiên cứu là sản phẩm do Pháp sản xuất – được phân phối tại Việt Nam, công ty hóachất Thái Hòa – 138 Tô Hiến Thành, Q.3, Tp. Hồ Chí Minh.Các chỉ tiêu chất lượng của gelatin:- Màu sắc, trạng thái : màu vàng nhạt, dạng bột mịn- Độ ẩm : 12%- Độ tinh khiết : 99%- Độ hòa tan : 100% trong nước nóng (trên 300C) 5502.1.3 Natri Benzoat (Sodium Benzoate)Natri benzoat: Natri benzoat có cấu trúc liên quan đến axit benzoic, công thức hóa học là C6H5COONa; tồntại dưới dạng bột, dạng hạt và có độ hòa tan trong nư ...