биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана

Классы МПК:C08J5/18 изготовление пленок или листов
C08L5/06 пектин; и его производные
C08L5/08 хитин; хондроитинсульфат; гиалуроновая кислота; их производные
C08L101/16 высокомолекулярные биоразрушаемые композиции
Патентообладатель(и):Перфильева Ольга Олеговна (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-12-14
публикация патента:

Изобретение относится к композициям биоразлагаемых пленок, содержащих пектин, для использования в фармацевтике, медицине, ветеринарии, пищевой или косметической промышленности, а также для изготовления оберточной пищевой пленки, капсул. Биоразлагаемая пленка содержит пектин, хитозан, воду, однонормальную соляную кислоту, пластификатор - глицерин и структурообразователь трехпроцентный раствор метилцеллюлозы. Технический результат - получение однородной биоразлагаемой пленки без недостатков структуры, близкой по гомогенности, пластичности, прочности к упаковочным полиэтиленовым пленкам бытового назначения. 2 ил., 1 табл.

биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077

Формула изобретения

Биоразлагаемая пленка, полученная из пектина, воды, хитозана, однонормальной соляной кислоты и пластификатора, отличающаяся тем, что она содержит в качестве пластификатора глицерин, а также структурообразователь - трехпроцентный раствор метилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пектин35-37
хитозан 35-37
вода 7-8
однонормальная соляная кислота 7-8
глицерин 5-6
трехпроцентный раствор метилцеллюлозы остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к композициям биоразлагаемых пленок, содержащих пектин, для использования в фармацевтике, медицине, ветеринарии, пищевой или косметической промышленности, а также для изготовления оберточной пищевой пленки капсул.

Известна взятая за прототип высокоэластичная слоистая пленка, изготавливаемая из хитозана и пектина. В качестве пластификатора может быть добавлен глицерин или молочная кислота, а к пектиновому или хитозановому раствору, используемому для изготовления пленки, может быть добавлен крахмал. Получаемая слоистая пленка является биодеградируемой и производится из возобновляемого сельскохозяйственного сырья (патент США № 5919574).

Недостатком прототипа является значительная трудоемкость изготовления слоистой пленки, так как необходимо по отдельности изготовить слой пектиновой и слой хитозановой пленки, кроме того, наслоение этих пленок друг на друга может быть сопряжено с появлением пузырьков воздуха между слоями, которые почти невозможно удалить, так как слои пленки достаточно крепко слипаются между собой.

Задачей изобретения является упрощение и ускорение процесса изготовления пленки из пектина и хитозана, получение биоразлагаемой пленки с характеристиками, близкими к упаковочным полиэтиленовым пленкам.

Техническим результатом изобретения является получение однородной биоразлагаемой пленки на основе пектина и хитозана без недостатков структуры, близкой по гомогенности, пластичности, прочности к упаковочным полиэтиленовым пленкам бытового назначения.

Технический результат достигается тем, что в биоразлагаемой пленке, полученной из пектина, воды, хитозана, однонормальной соляной кислоты и пластификатора, согласно изобретению в качестве пластификатора используют глицерин, а также пленка содержит структурообразователь трехпроцентный раствор метилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пектин35-37
хитозан 35-37
вода 7-8
однонормальная соляная кислота 7-8
глицерин 5-6
трехпроцентный раствор метилцеллюлозы остальное.

На фигуре 1 приведены фотографии биоразлагаемой пленки на основе пектина и хитозана согласно изобретению. На фигуре 2 приведены фотографии разложения предлагаемых пленок в течение 8 суток.

В биоразлагаемой пленке согласно изобретению оптимальное соотношение пектина и хитозана должно быть приблизительно 1:1. Данное соотношение позволяет пленкам согласно изобретению быть прочными (пектин придает пленкам студенистость), при недостатке пектина структура пленки становится слишком рыхлой и жидкой, пленки могут не застыть. А при избытке пектина пленка становится негибкой, при этом срок разложения пленки увеличивается, что связано с большей плотностью пленок.

Хитозан отвечает за совместимость с животной тканью. Подвергаясь воздействию природных грибков, пленки, содержащие в себе хитозан, имеют встроенный источник азота для увеличения биодеградации. Т.е. при недостатке хитозана существенно увеличивается срок разложения пленок, снижается их степень безвредности для организма. При избытке хитозана пленка будет непрозрачной, будет иметь мутный белый оттенок.

Глицерин отвечает за пластичность и гибкость пленок. При его недостатке пленки не растягиваются, при сгибании появляются трещины. При избытке глицерина пленки плохо отделяются от поверхности, становятся липкими, вязкими.

Трехпроцентный раствор метилцеллюлозы делает пленки более прочными. При избытке данного компонента пленки становятся хрупкими, ломкими. При недостатке - легко рвутся, непрочные.

Биоразлагаемую пленку согласно изобретению получают следующим образом. Пектин растворяют в дистиллированной воде. Затем для лучшего растворения компонентов раствор помещают в термостат на 1 минуту при температуре 37-38°С. Хитозан растворяют в 1 н. (однонормальной) соляной кислоте. Для лучшего растворения компонентов раствор также помещают в термостат на 1 минуту при температуре 37-38°С. Затем полученные растворы пектина и хитозана предпочтительно в равной пропорции сливают и перемешивают до полного растворения образующихся сгустков. Для того чтобы пленка была прочной и равномерно отделялась от подложки, после перемешивания сгустков в полученный раствор добавляют пластификатор и структурообразователь.

Получившуюся массу осторожно выливают в чашу Петри. Пленку формируют на стеклянной подложке (в чаше Петри) в течение 20-24 часов при температуре от 0 до 25°С.

В результате получают однородную, прозрачную (в зависимости от толщины пленка будет прозрачной или немного мутной) пленку. Пленка гибкая - при сгибе не образуется трещин, при разгибании пленка принимает исходное состояние. Пленка не имеет цвета, запаха. Ее можно окрашивать различными красителями, например пищевыми, т.к. они безвредны для человека. Пленка может принимать различные формы в зависимости от формы сосуда, в который заливают раствор: в чаши Петри - круглые пленки (фиг.1), в квадратную емкость - квадратные пленки. Изменения цвета и формы пленок никак не сказывались на их свойствах.

Прочность биополимерных пленок определяли в соответствии с ГОСТом 17035-86 с использованием универсальной испытательной машины с электромеханическим приводом (ГОСТ 7855-84). Прочность биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 r, МПа (H/мм2) вычисляли по формуле:

биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 ,

где биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 r - прочность при разрыве (МПа, Н/мм2 ),

Fr - сила растяжения (Н),

А0 - площадь поперечного сечения (мм2).

Показатели прочности получаемой пленки приведены в таблице 1, где также приводятся значения показателей пленки согласно изобретению в сравнении с аналогичными показателями полиэтилена. Так как одной из главных задач изобретения было получить достойный аналог полиэтиленовым пакетам, то наиболее важные свойства полученных полимерных пленок приведены в таблице с аналогичными свойствами полиэтиленовых пленок бытового назначения (упаковка). На основании этих данных можно сделать вывод о том, что прочность полимерных пленок близка к прочности полиэтилена, но их безвредность и способность быстро подвергаться биодеструкции расширяет область их применения.

В таблице 1 приведен состав полученной согласно изобретению пленки: ее толщина - h, длина окружности взятого фрагмента - 1, растяжимость материала в ширину в одну сторону - биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 по ширине, растяжимость материала в длину в другую сторону - биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 по длине.

Таблица 1
биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 h, мм l0, мм биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 по ширине, МПа биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 по длине, МПа
Состав полученной пленки: биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077
метилцеллюлоза 0,06 15 12,213,8
пектин биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077
хитозан биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077
глицеринбиоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077
водабиоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077
1 н. HClбиоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077 биоразлагаемая пленка на основе пектина и хитозана, патент № 2458077
Полиэтиленовая пленка 0,0415 13,7 14,7

Толщину пленки измерили с помощью микрометра ELECTRO МС DIGITAL MICROMETER. Она составила 0,074 мм. У разных экземпляров изготовленных пленок толщина варьировалась от 0,075 до 1 мм.

Оценка биоразложения пленок была проведена в почвенной среде. Свежеприготовленные пленки на основе смеси хитозан - пектин были полностью биоразлагаемы за 8 суток (фиг.2). После трехмесячного хранения пленка разлагается за 15 суток, после полугода - за 23 суток.

Изобретение поясняется примером.

10 мг яблочного петина растворяют в 2 мл дистиллированной воды. Для лучшего растворения помещают раствор в термостат на 1 минуту при температуре 37-38°С.

10 мг полифракционного хитозана из панциря ракообразных (изготовитель - ЗАО «Биопрогресс») растворяют в 2 мл 1 н. (однонормальной) HCL. Для лучшего растворения помещают раствор в термостат на 1 минуту при температуре 37-38°С.

Далее сливают получившиеся растворы пектина и хитозана. Во время сливания раствора пектина с равным объемом раствора хитозана происходит образование сгустков на границе контакта двух жидкостей. Сгустки имеют гелеобразную структуру. При отстаивании происходит медленное осаждение сгустков на дно сосуда без образования однородной массы. Сгустки либо удаляют из раствора, либо размешивают до образования однородной массы. Для того чтобы пленка была прочной и равномерно отделялась от подложки, после перемешивания сгустков в полученный раствор добавляют пластификатор и структурообразователь. Для придания пластичности добавляют 1,5 мл пластификатора - глицерина. Для придания пленке прочности добавляют структурообразователь - 2 мл 3% раствора метилцеллюлозы (3 г метилцеллюлозы + 100 мл воды).

Пленку формируют на стеклянной подложке (в чаше Петри) в течение 20-24 часов при температуре 20-25°С. После высыхания пленки ее отделяют от подложки. Толщину пленки измерили с помощью микрометра ELECTRO МС DIGITAL MICROMETER, она составила 0,074 мм.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2458077

patent-2458077.pdf

Класс C08J5/18 изготовление пленок или листов

прозрачные пленки -  патент 2528728 (20.09.2014)
фотоэлектрический модуль со стабилизированным полимером -  патент 2528397 (20.09.2014)
водорастворимая биодеградируемая съедобная упаковочная пленка -  патент 2525926 (20.08.2014)
полиэтиленовая пленка с высокой прочностью на растяжение и высокой энергией разрыва при растяжении -  патент 2524948 (10.08.2014)
слоистый материал для многослойного стекла и межслойная пленка для многослойного стекла -  патент 2523814 (27.07.2014)
способ получения трудногорючих полимерных изделий на основе полиэтилентерефталата с биоцидными свойствами -  патент 2522634 (20.07.2014)
ориентированная в машинном направлении пленка для этикеток -  патент 2522454 (10.07.2014)
микроперфорированная полимерная пленка и способы ее изготовления и применения -  патент 2522441 (10.07.2014)
композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок на основе поливинилового спирта (варианты) -  патент 2520489 (27.06.2014)
технологическая добавка для термопластичных полиуретанов -  патент 2520441 (27.06.2014)

Класс C08L5/06 пектин; и его производные

Класс C08L5/08 хитин; хондроитинсульфат; гиалуроновая кислота; их производные

гидрогель карбоксиалкиламида хитозана, его приготовление и применение в косметологии и дерматологии -  патент 2476201 (27.02.2013)
биосовместимый биодеградируемый пористый композиционный материал и способ его получения -  патент 2471824 (10.01.2013)
твердофазный способ получения биоактивного нанокомпозита -  патент 2416389 (20.04.2011)
способ получения жизнеспособных клеток молочной железы -  патент 2409664 (20.01.2011)
новые сшивающие реагенты для получения биосовместимых материалов на основе хитозана -  патент 2408618 (10.01.2011)
способ получения полисахаридных материалов -  патент 2392972 (27.06.2010)
таксаны, ковалентно связанные с гиалуроновой кислотой или производными гиалуроновой кислоты -  патент 2384593 (20.03.2010)
композиция - остеоиндуктор и остеокондуктор, при лечении костной патологии в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, и способ получения композиции - остеоиндуктора и остеокондуктора, при лечении костной патологии в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии -  патент 2383564 (10.03.2010)
комплексная матрица для медико-биологического применения -  патент 2360928 (10.07.2009)
способ получения модифицированной бумаги -  патент 2355842 (20.05.2009)

Класс C08L101/16 высокомолекулярные биоразрушаемые композиции

биологически разрушаемая высоконаполненная термопластичная композиция с использованием крахмала и наномодификатора -  патент 2490289 (20.08.2013)
композиция полимера молочной кислоты и формованное изделие из данной композиции -  патент 2485144 (20.06.2013)
новая биоразлагаемая полимерная композиция, пригодная для получения биоразлагаемого пластика, и способ получения указанной композиции -  патент 2480495 (27.04.2013)
биоразлагаемые многофазные композиции на основе крахмала -  патент 2476465 (27.02.2013)
биосовместимый биодеградируемый пористый композиционный материал и способ его получения -  патент 2471824 (10.01.2013)
медицинский инструмент, медицинский материал и способ получения медицинского инструмента и медицинского материала -  патент 2466744 (20.11.2012)
двухкомпонентные волокна, текстильные листы и их применение -  патент 2465381 (27.10.2012)
полимерная композиция для получения биодеградируемых формовочных изделий из расплава -  патент 2446191 (27.03.2012)
универсальная добавка, инициирующая разложение полимеров, и способ ее получения -  патент 2446189 (27.03.2012)
способ получения биоразлагаемых композиций, включающих производные крахмала на основе простых и сложных эфиров полисахаридов -  патент 2445326 (20.03.2012)
Наверх