Способ изготовления биоразлагаемых форм и применение способа для утилизации отходов пивного производства Российский патент 2023 года по МПК C12F3/06 A47G19/03 B65D65/46 B27N5/00 C08L101/16 C08J5/00 A23P30/00 

Объектом данного изобретения является изготовление биоразлагаемых формованных изделий, в том числе одноразовой посуды, с созданием давления водяного пара внутри составной формы, из отходов пивоваренного производства - пивной дробины, которая в результате данного процесса утилизируется. При этом пивную дробину разделяют на две неравномерные части, пропорцию которых определяют исходя из степени влажности дробины в исходном состоянии и после процесса сушки, после чего смесь из двух частей пивной дробины прессуют под высоким давлением и нагреванием, в результате получают готовое изделие. Благодаря тому, что в предлагаемом способе не используются синтетические добавки, полученная при этом одноразовая посуда обладает хорошей способностью к биоразложению без нанесения ущерба окружающей среде.

Известны способы производства биоразлагаемой посуды.

Известен способы согласно патенту RU 2309652 C2 (KR 10-2003-0051269) получения биоразлагаемой формованной посуды из растительного сырья. Посуду изготавливают формованием посредством сжатия при высокой температуре композиции, содержащей 1-30 вес. % остатков урожая, 1-30 вес. % кукурузной муки, 1-10 вес. % коры шелковицы бумажной, 1-10 вес. % мха и 30-96 вес. % смеси муки из зерна зерновых культур в качестве оставшейся части.

Недостатком использования данного способа является низкая экономическая целесообразность использования ценного пищевого сырья (пшеничной и кукурузной муки) для производства одноразовой посуды, которое является достаточно дорогим и востребованным в пищевой промышленности, а так же ограниченная доступность некоторых компонентов, таких как мох и кора шелковицы.

Известен способ производства биоразлагаемой посуды из смеси компонентов согласно патенту на изобретение RU 2760306. Данный способ получения биоразлагаемой посуды достигается путем того, что состав готовится следующим образом: к измельченным пшеничным отрубям добавляют картофельный крахмал и желатин, растворенный в воде, доведенный на водяной бане до однородного состояния смешивания в определенной последовательности при следующем соотношении компонентов, в % от общей массы композиции: вода - 50, пшеничные отруби - 25, картофельный крахмал - 15, желатин - 10 Недостатком данного способа является использование относительно дорого пищевого сырья: желатина, крахмала, отрубей. Из-за постоянной конкуренции с пищевой промышленностью за данное сырье экономическая целесообразность данного способа сильно ограничена.

Известен способ производства биоразлагаемой посуды из смеси компонентов согласно патенту на изобретение RU 2725039 C1. Данный способ получения биоразлагаемой посуды достигается путем формования смеси зернового шрота с размером частиц от 0,2 до 3,00 мм в количестве (95-98) мас. %, имеющую влажность не более 9%, и измельченную биоразлагаемую пленку в количестве (2-5) мас. %, состоящую из следующих компонентов, мас. %: картофельный крахмал - (4,2-5,0), альгинат натрия - (0,1-0,8), глицерин - (5,0-20,0), дистиллированная вода - остальное, в пресс-форме при нагреве и под давлением.

Недостатком данного способа является трудоемкий процесс создания биоразлагаемой пленки, а так же использование пищевого сырья - отрубей, которые активно используются в пищевой промышленности и производстве комбикормов для скота, что экономически влияет на повышение себестоимости производимых изделий.

Наиболее близким к изобретению является способ получения биоразлагаемых формованных изделий, в частности посуды и упаковки (патент на изобретение ЕР 027907 В1, МПК D21J 1/00, D21J 3/00, опубл. 29.09.2017). Данный способ получения биоразлагаемых формованных изделий подразумевает использование давления водяного пара внутри составной формы для смешивание сыпучих составляющих с размером гранул от 0,01 до 2,80 мм в количестве 95-100 мас. %, содержащих более 14 мас. % воды. Помещение подготовленной смеси в специальную форму, закрытие формы и последующее одновременное воздействие на смесь температуры 120°С или выше и давления от 1 до 10 МПа.

Ограничением использования данного метода является высокая вовлеченность отрубей в производство пищевой продукции, в результате конкуренции с которой за сырье уменьшается экономическая целесообразность использования отрубей в качестве сырья для производства одноразовой посуды.

Техническая задача согласно изобретению решается за счет того, что производство формовочных изделий из отходов пивного производства - пивной дробины, начинают с разделения исходного сырья на две неравномерные части: первую, меньшую, часть оставляют без какой либо обработки, вторую, большую, подвергают сушке (механической, термической, или их комбинации). Пропорцию закладки в прессформу первой и второй части определяют исходя из влажности каждой из частей. Первую часть меньшего количества без какой-либо предварительной обработки натуральной влажности помещают в количестве не более 30% (в зависимости от влажности исходного сырья) от измеренного объема в предварительно нагретую от 100°С в нижнюю часть формы, состоящей из двух частей, после чего туда же помещают до 99% от измеренного объема (в зависимости от влажности сырья) вторую часть высушенной пивной дробины до состояния влажности от 0 до 30%, после чего форму закрывают, и путем создания давления до 100 т/см2 с одновременным нагреванием формы до 250°С производят формовку. Влага, содержащаяся в дробине натуральной влажности от действия температуры и давления моментально вскипает и пропаривает весь объем дробины в составной форме. В результате воздействия двух факторов: пара и давления, происходит формование изделия, пригодного для использования в качестве одноразовой посуды. Сам процесс прессования длится 3-7 сек., после чего можно открывать форму и извлекать готовое изделие.

Также объектом данного изобретения является способ утилизации отходов пивного производства - пивной дробины путем изготовления биоразлагаемых формованных изделий.

Известны несколько способов утилизации пивной дробины:

- Способ переработки пивной дробины в сухой корм. Ограничением для применения данной технологии является малый срок хранения дробины, и связанные с этим риски образования микотоксинов, вызывающих у животных поражение печени.

- Способ использования пивной дробины в производстве биогаза. Ограничением для использования данной технологии является объем образования дробины, достаточной для экономически целесообразного производства газа.

- Способ переработки пивной дробины методом гидролиза для получения растворов Сахаров и их последующего использования, например для получения ксилита (патент на изобретение RU 2109059 С1). Ограничением использования данного метода является сложность организации технологического процесса.

Предлагаемое изобретение по производству формованных изделий из пивной дробины решает сразу три важные задачи:

1. Утилизацию отхода пивного производства, которое при размещении на полигоне разлагается более 50 лет, нанося значительный вред окружающей среде

2. Производство биоразлагаемой одноразовой посуды, не наносящей вред окружающей среде, являющейся заменой пластиковой полимерной продукции того же назначения

3. Использование дешевого и доступного сырья. Пиво производят практически во всех странах мира, таким образом пивная дробина как сырье встречается повсеместно. А очень низкая востребованность дробины в промышленности, а как следствие - отсутствие высокого спроса на ее, делает данное сырье доступным и дешевым.

Данный способ производства одноразовой посуды согласно изобретению может использовать в качестве сырья отработанный молотый кофе, в результате чего происходит утилизация данного вида отходов.

Пример 1.

Обе части формы нагреваются до температуры 140°С, после чего в количестве 3% от массы вносится пивная дробина без предварительной подготовки, сразу же засыпается остальной объем предварительно высушенной до влажности 9% дробины, форма закрывается с одновременным нагревом до температуры 150°С происходит прессование с усилием 25 т/см2. Сжатие продолжается 3-5 с, после чего форма открывается и достается готовое изделие.

Пример 2.

Обе части формы нагреваются до температуры 140°С, после чего в количестве 6% от массы вносится использованный молотый кофе без предварительной подготовки, сразу же засыпается остальной объем использованного высушенного до влажности 7% кофе, форма закрывается с одновременным нагревом до температуры 190°С происходит прессование с усилием 25 т/см2. Прессование продолжается 3-5 с, после чего форма открывается и достается готовое изделие.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к утилизации отходов пивоваренного производства. Способ изготовления биоразлагаемого формованного изделия с созданием давления водяного пара внутри составной формы включает разделение пивной дробины на две неравномерные части, причем первую часть в меньшем размере используют без обработки - натуральной влажности, вторую часть в большем размере подвергают процессу сушки до содержания влажности от 0,1 до 20%, при этом первую часть в количестве от 1 до 10% измеренного объема помещают в нагретую до 140°С нижнюю часть формы, затем туда же добавляют вторую часть используемого материала в количестве оставшегося объема, после чего закрывают верхнюю часть формы, нагретой до 140°С, и производят прессование в течение 3-7 секунд с давлением от 1 до 100 т/см² с одновременным увеличением температуры формы в диапазоне от 140 до 250°С, после чего форму открывают и достают готовое изделие. Изобретение позволяет утилизировать отходы пивоваренного производства – пивную дробину. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

1. Способ изготовления биоразлагаемого формованного изделия с созданием давления водяного пара внутри составной формы, в котором в качестве сырья используют отходы пивного производства - пивную дробину, которые разделяют на две неравномерные части, причем первую часть в меньшем размере используют без обработки - натуральной влажности, вторую часть в большем размере подвергают процессу сушки до содержания влажности от 0,1 до 20%, при этом первую часть в количестве от 1 до 10% измеренного объема помещают в нагретую до 140°С нижнюю часть формы, затем туда же добавляют вторую часть используемого материала в количестве оставшегося объема, после чего закрывают верхнюю часть формы, нагретой до 140°С, и производят прессование в течение 3-7 секунд с давлением от 1 до 100 т/см² с одновременным увеличением температуры формы в диапазоне от 140 до 250°С, после чего форму открывают и достают готовое изделие.

2. Способ по п.1, в котором биоразлагаемое формованное изделие представляет собой биоразлагаемую одноразовую посуду.

3. Применение способа по п.1 для утилизации отходов, представляющих собой пивную дробину.