Разработка и потребительская оценка полимерных упаковочных материалов для продовольственных целей, полученных с применением нанотехнологий

• Автор: Подкопаев, Дмитрий Олегович
• Шифр специальности: 05.18.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Теоретические основы разработки упаковочных материалов для продовольственных целей, полученных с применением нанотехнологий
1.1. Материалы, используемые при производстве напоупаковки, их основные свойства и контроль качества

1.1.1. Основные методы синтеза наноматериалов

1.1.2. Методы входного контроля качества материалов, используемых при производстве напокомпозитов
1.2. Способы изготовления нанокомпозиционных упаковочных материалов с бактерицидными свойствами на основе наночастиц серебра
1.3. Физико-химические и биологические свойства наноупаковки, контроль качества готовой продукции

1.4. Проблема безопасности использования нанокомпозиционных упаковочных материалов

1.4.1 Процедура оценки безопасности упаковки, применяемая в США

1.4.2. Процедура оценки безопасности упаковки, применяемая в России
1.5. Оценка эффективности применения наноупаковкн для увеличения сроков хранения продуктов питания
1.5.1 Методы определения сроков хранения
1.5.2 Метод органолептической оценки
1.5.3 Метод спектроскопии ионной подвижности (СИП, электронный нос)
1.6. Экономические аспекты применения нанотехнологий в пищевой промышленности. Наноупаковка, как инновационный продукт
1.6.1. Основные потребители упаковки, полученной с использованием нанотехнологий
1.6.2. Сущность экономически востребованной упаковки, ее цена, способы поставки и продвижения
1.7. Выводы к главе
Глава 2. Разработка технологии получения наночастин для производства упаковки с биоцидными свойствами и исследование их свойств
2.1. Получение наночастиц
2.1.1. Получение наночастиц серебра по методу восстановления ионов серебра цитратом натрия
2.1.2. Получение ианочастиц серебра восстановлением ионов серебра глюкозой в щелочной среде
2.1.3. Получение коллоидных частиц оксида цинка
2.1.4. Получение наночастиц закиси меди сонохимическим синтезом
2.2. Физико-химические свойства растворов наночастиц и методы их идентификации .
2.2.1. Цвет растворов наночастиц
2.2.2. Оптические свойства растворов наночастиц
2.2.3. Определение размеров наночастиц
2.2.4. Методика производственного контроля наночастиц
2.2.5. Исследование технологических факторов и факторов внешней среды влияющих на агрегативную устойчивость растворов наночастиц
2.3. Исследование биоцидного действия растворов наночастиц
2.3.1. Разработка методики оценки бактерицидной активности наночастиц
2.3.2. Биологические свойства наночастиц
2.4. Выводы к главе
Глава 3. Разработка способов изготовления нанокомпозиционных упаковочных материалов с бактерицидными свойствами на основе наночастиц серебра и исследование их свойств
3.1. Разработка способов изготовления нанокомпозиционных упаковочных материалов с бактерицидными свойствами
3.1.1 .Метод нанесения на упаковку растворов наночастиц с использованием ультразвука с последующим облучением ультрафиолетом
3.1.2. Метод, основанный на размещении наночастиц в порах поверхностного слоя модифицированного полимера
3.1.3. Метод, основанный на синтезе наночастиц с их одновременным закреплением в порах поверхностного слоя модифицированного полимера
3.1.4. Получение полипропиленовых контейнеров с напочастицами серебра
3.2. Исследование физико-химических и биологических свойств полученных упаковочных наноматериалов
3.2.1.Упаковка, полученная нанесением на полиэтиленовую пленку растворов наночастиц с использованием ультразвука с последующим облучением ультрафиолетом
3.2.2.Упаковка, полученная размещением наночастиц в порах поверхностного слоя модифицированного полиэтилена с последующим облучением ультрафиолетом
3.2.3.Упаковка, полученная путем синтеза наночастиц с их одновременным закреплением в порах поверхностного слоя модифицированного полиэтилена с последующим облучением ультрафиолетом
3.2.4.Контейнеры для хранения продуктов питания с наночастицами серебра
3.3. Исследование мифации серебра с поверхности упаковочных материалов и оценка безопасности их использования
3.3.1. Исследование миграции серебра с поверхности упаковки в различные модельные среды

3.3.2. Оценка безопасности применения разработанной наноупаковки согласно МУ 1.2.2638-10
3.3.3. Разработка методики производственного контроля выпускаемой наноупаковки.
3.4. Выводы к главе
Глава 4. Практическая оценка эффективности и разработка рациональных технологий применения наноупаковки для увеличения сроков хранения продуктов питания
4.1. Разработка методов сенсорного анализа и спектроскопии ионной подвижности для определения сроков хранения охлажденного мяса
4.1.1 .Разработка методики сенсорного анализа
4.1.2.Разработка методики СИП-анализа
4.1.3.Разрабогка методики хранения и отбора проб
4.2.Разработка методики анализа данных, полученных в результате эксперимента
4.2.1.Использование метода главных компонент для анализа экспериментальных данных
4.2.2.Использование метода выбора основных сенсоров для анализа экспериментальных данных
4.3.Нахождение взаимосвязи между данными СИП анализа и методом сенсорного анализа
4.4.0пределение эффективности применения упаковочных материалов с наночастицами серебра
4.5. Разработка рациональных подходов к созданию и применению упаковочных материалов с биоцидными свойствами на основе нанотехнологий
4.6. Выводы к главе
Заключение
Список использованной литературы
Список иллюстративного материала
Приложение 1. Краткая физико-химическая характеристика растворов наночастиц
Приложение 2. Протокол органолептической оценки новой продукции
Приложение 3. Методика входного контроля физико-химических свойств растворов наночастиц на нредприятиях-изготовитслях упаковочных материалов
Приложение 4. Методика производственного контроля физико-химических свойств упаковочных материалов с ианочастицами серебра на предприятиях-изготовителях
Приложение 5. Патент на изобретение

день имеются продукты-аналоги такой упаковки. Их суть заключается в размещении в основной массе полимера частиц цеолитов (гораздо больших 100 им) с замещенными ионами натрия на ионы серебра.
В случае если от пленок не требуется высокая газо- и паропроницаемость для упаковки продуктов питания отлично подойдут пленки изготовленные по методу (2). В случае если компоненты «растворимого» слоя не являются токсичными и их присутствие в продукте в определенных концентрациях являются допустимыми, то оптимальным для создания упаковки является метод (5). Учитывая все преимущества и недостатки
вышеперечисленных методов можно сделать вывод, что наиболее универсальными будут являться упаковочные материалы, созданные по методам (5) и (6).
Метод создания упаковочных материалов, основанный на размещении наночастиц и наноструктур на поверхности полимеров (5), состоит из двух основных этапов:
1. Нанесение наночастиц/наноструктур на поверхность упаковочного
материала
2. Закрепление каночастиц/наносфуктур на поверхности упаковочного
материала
Наиболее популярным методом нанесения наночастиц на поверхность упаковки является распыление из распылителей (форсунок) раствора наночастиц с последующей сушкой поверхности. Преимуществом данного метода является его простота, основным недостатком - неравномерность нанесения напочастиц. Еще одним методом нанесения наночастиц является метод плазменного напыления. Преимуществом данного метода является равномерность распределения наночастиц по поверхности, недостатком -сложности при промышленном использовании.
1.3. Физико-химические и биологические свойства наноупаковки, контроль качества готовой продукции
Для исследования свойств готовых композиционных материалов обычно
используются методы исследования, как полимерных материалов (основы композита), так и нанокомпонентов. В таблице 1.4 представлены основные методы для производственного контроля нанокомпозиционных упаковочных материалов.
Таблица 1.4 - Основные методы исследования наноупаковки
Метод Определяемая характеристика
Визуальная оценка
Визуальная оценка. Определение цвета композита.
Механический анализ и анализ газопроницаемости