Научное обоснование и разработка технологии биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки из вторичных водных биоресурсов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Олдырев Данил Вячеславович

• Олдырев Данил Вячеславович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Олдырев Данил Вячеславович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОИСК И АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ УПАКОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ

1.1 Современное состояние и перспективы развития рынка биоразлагаемых материалов и упаковки

1.2 Характеристика и перспективы использования рецептурных компонентов для производства биоразлагаемых материалов и упаковки

1.3 Анализ современных технологий получения биоразлагаемых материалов

и упаковки

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Условия и схема экспериментальных исследований

2.2 Объекты исследований

2.3 Методы исследования

2.3.1 Общие методы исследования

2.3.2 Специальные методы исследования

ГЛАВА 3. ОБОСНОВАНИЕ РЕЦЕПТУРНО-КОМПОНЕНТНЫХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОРАЗЛАГАЕМОЙ ПИЩЕВОЙ УПАКОВОЧНОЙ ПЛЁНКИ ИЗ ВТОРИЧНЫХ ВОДНЫХ БИОРЕСУРСОВ

3.1 Обоснование компонентов рецептуры из вторичных водных биоресурсов для производства биоразлагаемых пищевых упаковочных материалов

3.2 Обоснование условий и реализация технологии биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки

3.3 Свойства полученной биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки для хранения пищевых продуктов

3.4 Определение сроков хранения биоразлагаемой пищевой плёнки

ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОДЕГРАДАБЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ БИОРАЗЛАГАЕМОЙ ПИЩЕВОЙ ПЛЁНКИ ИЗ ВТОРИЧНЫХ

ВОДНЫХ БИОРЕСУРСОВ

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ХРАНИМОСПОСОБНОСТИ

ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ В БИОРАЗЛАГАЕМОЙ ПЛЁНКЕ

ГЛАВА 6. АНАЛИЗ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ ПРЕДПОЧТЕНИЙ И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА БИОРАЗЛАГАЕМОЙ ПЛЁНКИ

6.1 Маркетинговые исследования потребительских предпочтений и готовности населения к использованию биоразлагаемых материалов

6.2 Оценка экономической эффективности производства биоразлагаемой

пищевой упаковочной плёнки из вторичных водных биоресурсов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. АКТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ НИР

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СОБСТВЕННОСТЬ

ПРИЛОЖЕНИЕ В. АКТ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЙ

АПРОБАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. АКТ ВНЕДРЕНИЯ И АПРОБАЦИИ

РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. АКТ ПРОМЫШЛЕННОЙ АПРОБАЦИИ

РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ Е. СПРАВКА ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. ДИПЛОМ И СЕРТИФИКАТ УЧАСТИЯ В

НАУЧНЫХ МЕРОПРИЯТИЯХ

ПРИЛОЖЕНИЕ И. ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР

ПРИЛОЖЕНИЕ К. РАЗМЕРНО-МАССОВЫЙ СОСТАВ ПРИ РУЧНОЙ РАЗДЕЛКЕ ФИЛЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ РЫБЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научное обоснование и разработка технологии биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки из вторичных водных биоресурсов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Развитие рыбохозяйственного комплекса страны связано с технологическими приоритетами реализации продовольственной безопасности Российской Федерации, нацеленной на обеспечение физиологических потребностей человека в основных пищевых веществах в качественном и количественном соотношениях.

В соответствии со Стратегией развития рыбохозяйственного комплекса Российской Федерации на период до 2030 года намечено увеличение вылова рыбных ресурсов до 5396 тыс. тонн. Потребление рыбы на душу населения планируется достигнуть на уровне не менее 25 кг в год. Большое внимание уделено необходимости разнообразия ассортимента рыбопродуктов, включая продукты быстрого приготовления и готовых к употреблению. Данное обстоятельство связано с объёмом переработки рыбного сырья, сопровождающимся формированием значительных объёмов малоценного вторичного сырья, с одной стороны, а с другой стороны - актуализирует проблему пролонгирования сроков хранения и сохранения качества пищевых продуктов.

Одним из мощных факторов решения проблем играет упаковка пищевых продуктов. Получение и применение биоразлагаемых материалов для производства упаковки, по ряду известных и существенных преимуществ, безусловно представляет научно-практический интерес и имеет значительные перспективы практического применения, подверженные общемировыми тенденциям к экологизации и устойчивому развитию отраслей экономики.

Упаковка является неотъемлемой частью современного производства и потребления, играя важную роль в защите продукции, удобстве транспортирования, а также является важным инструментом маркетинга и брендинга.

На сегодняшний день основную долю в структуре сырья, используемого для производства упаковочной продукции, занимают традиционные материалы, такие

как пластик на основе ископаемых ресурсов, бумага, картон, стекло и металл. Рост объёмов производства пищевой продукции непрерывно связан с ростом объёмов производства упаковки, а, следовательно, с увеличением нагрузки на окружающую среду. Российская Федерация входит в группу государств с умеренным уровнем загрязнения (то есть с недостаточно эффективной системой управления отходами и значительным негативным воздействием на природу). В 2024 году объём ненадлежащей утилизации пластиковых отходов в РФ прогнозируется на уровне 3 182 063 тонн. Общий объём образованных пластиковых отходов составляет 4 717 346 тонн, из которых на экспорт уходит 16 867 тонн (0,4 % от общего объёма), а импортируется обратно 35 097 тонн (0,7 %).

Перед отечественными учеными и специалистами стоит важнейшая задача по разработке экологически безопасных упаковочных материалов и технологических решений, направленных на создание материалов, имеющих способность к биоразложению. Имеются определенные достижения в данном направлении. В настоящее время показано, что одним из перспективных биополимеров для производства биоразлагаемых материалов является рыбный коллаген и различные комбинации на его основе. Как возобновляемый ресурс, он удовлетворяет растущий спрос на экологически чистые материалы в различных областях применения, включая упаковку пищевых продуктов, и имеет доказанные преимущества по сравнению с коллагенами наземных животных. Коллагеновые белки сосредоточены во вторичном сырье рыбоперерабатывающих производств. Однако рыбные коллагеновые источники изучены недостаточно: их потенциал для получения упаковочных материалов требует дополнительных исследований и обобщения. Это имеет стратегическое значение для развития рыбохозяйственного комплекса Российской Федерации, связанного с утилизацией и переработкой отходов рыбного сырья, и создания прорывных отечественных технологий для обеспечения технологического суверенитета страны.

Создание новых биоразлагаемых упаковочных материалов и упаковки напрямую способствует достижению целей, обозначенных в распоряжении Правительства РФ № 1364-р «Об утверждении Стратегии повышения качества

пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года».

Тема диссертационного исследования входит составной частью НИР кафедры «Технология товаров и товароведение», выполнена в рамках темы «Инновационные технологии производства пищевой и кормовой продукции из сырья животного и растительного происхождения» (номер государственной регистрации АААА-А20-120092890003-4).

Степень разработанности темы исследования. В настоящее время в области получения, исследования свойств и применимости рыбных малоценных продуктов (чешуя, кожа, кости, хрящи) для получения коллагенсодержащих субстанций, предложены технические решения производства биоразлагаемых упаковочных материалов для пищевых продуктов. Наиболее значимые результаты достигнуты отечественными учеными: Антиповой Л.В., Болговой С.Б., Воробьевым В.И., Глотовой И.А., Долгановой Н.В., Дышлюк Л.С., Мукатовой М.Д., Сергазиевой О.Д., Сторублевцевым С.А., Суховым И.В., Чернега О.П., Якубовой О.С. и др. В мировой научной практике существенный вклад вносят такие зарубежные учёные, как: Seojin K., Hyoseung L., Sánchez J. T., García A. V., Lou L., Chen H., Fu B., Mei S., Fakhreddin Hosseini S., Eranda D.H.U. Несмотря на достаточно большое количество научной информации, технология коллагеновых субстанций рыбного происхождения, а также получение биоразлагаемых материалов на их основе, требуют изучения обоснования выбора конкретных видов сырьевых ресурсов, комплексную оценку физико-химических свойств, а также разработку научно обоснованных подходов к их применению в технологии биоразлагаемых материалов.

Целью диссертационной работы является научное обоснование и разработка технологии, рецептуры и режимных параметров производства биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки из вторичных водных биоресурсов.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

- провести информационно-патентный поиск и теоретический анализ по теме исследования;

- обосновать выбор и провести оценку свойств водных сырьевых

объектов для получения компонентного состава коллагеновой основы биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки;

- определить условия и режимные параметры получения коллагенсодержащей ихтиосубстанции, как основы для производства биоразлагаемых пищевых упаковочных материалов;

- обосновать и разработать рецептуру и технологию биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки;

- исследовать влияние состава и соотношения компонентов на органолептические, физико-химические и функционально-технологические свойства биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки;

- исследовать биодеградабельные свойства биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки;

- исследовать влияние биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки на качество и хранимоспособность пищевых продуктов;

- проанализировать перспективы потребительского спроса на пищевые продукты с использованием биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки, и провести оценку экономической эффективности её производства, апробировать и внедрить основные результаты исследований.

Научная новизна. На основе идентификации особенностей функционально-технологических свойств вторичного сырья (кожа, чешуя) от разделки пресноводных рыб внутренних водоемов (щука Esox lucius и судак Sander lucioperca) обоснован компонентный состав коллагенсодержащей ихтиосубстанции как сырьевой основы для производства биоразлагаемых пищевых упаковочных материалов. Установлены физико-химические и микробиологические свойства коллагенсодержащей ихтиосубстанции. Впервые обоснован выбор и определено соотношение рецептурных компонентов для формирования биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки, соответствующей требованиям к упаковочным материалам для пищевых продуктов. Исследованы биодеградабельные свойства биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки и закономерности биоразложения её компонентов под действием микробиоты

почвы. Установлено, что физико-технологические свойства биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки, как биодеградабельного материала, зависят от коллагенсодержащего источника, соотношения компонентов, температуры и режимов обработки.

Теоретическая и практическая значимость работы. Получены новые и расширены существующие знания в области коллагенсодержащих продуктов и вторичного сырья рыбоперерабатывающего производства, возможности их практического использования для пролонгирования сроков хранения и стабилизации качества охлажденных пищевых продуктов, готовых к употреблению, а также замороженных мясных полуфабрикатов.

Разработаны состав и режимные параметры получения коллагенсодержащей ихтиосубстанции для производства на её основе биоразлагаемых пищевых упаковочных материалов: биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки (патент РФ № 2757625) и пищевой биоразлагаемой одноразовой посуды-упаковки (патент РФ № 2766889).

Разработаны рецептура и технология получения биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки из вторичных водных биоресурсов. Охарактеризованы прочностные, микробиологические и потребительские свойства биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки. Доказана возможность пролонгирования сроков хранения пищевых продуктов на примере готовых к употреблению охлажденных пищевых продуктов и замороженных мясных полуфабрикатов.

Определены потребительские предпочтения в сегменте упаковочных материалов, и дана оценка готовности потребителей к покупке продукции с использованием биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки. Проведена оценка экономической эффективности производства биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки.

Основные результаты исследований используются в образовательном процессе при подготовке кадров для агропромышленного комплекса, апробированы в производственных условиях и внедрены в производство.

Методология и методы исследования. Теоретико-методологической основой диссертационного исследования являются труды отечественных и зарубежных ученых.

Комплекс общенаучных (анализ и синтез, интерпретация полученных результатов, проверка теории на практике и др.) и частнонаучных (эмпирический метод, статистико-вероятностный метод, моделирование и др.) методов познания являются методологической основой диссертационного исследования. Результаты исследований, выводы и рекомендации не противоречат основополагающим законам и имеющийся научной информации в области развития научно -практических основ разработки, производства и продвижения на рынок биоразлагаемых упаковочных материалов. В работе применялись стандартные органолептические, химические, микробиологические методы, а также специальные физико-механические методы и метод определения биоразлагаемости. Качественные характеристики определяли в соответствии с действующей в отрасли нормативно-технической документацией.

Положения, выносимые на защиту:

- разработанные компонентный состав коллагенсодержащей ихтиосубстанции, условия и режимные параметры её получения и использования в качестве основы для производства биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки;

- разработанные рецептура, технология и режимные параметры производства биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки;

- результаты исследований органолептических, физико-химических и функционально-технологических свойств биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки;

- результаты исследований влияния биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки на качество и хранимоспособность пищевых продуктов;

- результаты исследований биодеградабельных свойств биоразлагаемой пищевой упаковочной плёнки.

Степень достоверности результатов. Достоверность результатов

подтверждается проработкой научной, научно-технической литературы и патентной информации в соответствии с задачами исследования. Основные положения диссертации опубликованы в рецензируемых изданиях. Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы обеспечивается апробацией результатов и проведением необходимого количества экспериментов с использованием статистической обработки их результатов. При доверительной вероятности Р = 0,95 метрологические характеристики составляют: г = 0,5 %, R = 1 %, абсолютная погрешность ±10 %. Результаты представлены как средние значения по пяти параллельным измерениям с указанием стандартного отклонения и ошибки среднего. Надёжность обеспечена выбором числа повторов, позволяющим достичь А ±10 % при Р = 0,85-0,95.

Личное участие автора. Автором разработан план исследований, проведены экспериментальные и аналитические исследования, осуществлен сбор и статистическая обработка данных, проанализированы результаты, разработана патентная документация, проведена апробация результатов исследований на научных мероприятиях и в производственных условиях, сформулированы основные положения, выводы и результаты работы.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертация соответствует пунктам 27, 33, 35, 36 паспорта научной специальности 4.3.3. Пищевые системы.

Апробация результатов диссертационного исследования. Материалы и отдельные результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались на следующих научных мероприятиях: 64, 66, 67-ая международная научная конференция Астраханского государственного технического университета (Астрахань, 2020, 2022, 2023 гг.), 70, 71-ая международная студенческая научно-техническая конференция (Астрахань, 2020, 2021 гг.), международная конференция «Наука и практика - 2021» (Астрахань, 2021 г.), международная конференция «Товароведческая экспертиза в условиях цифровой трансформации» ФГБОУ ВО «Российский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ)» (Москва, 2024 г.), международная конференция

«Современные проблемы науки и техники» (Астрахань, 2024 г.), II международная научно-практическая конференция «Пищевая индустрия: инновационные процессы, продукты и технологии» (Москва, 2025 г.) (приложение Ж).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, входящих в Перечень рецензируемых изданий ВАК РФ, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, 1 коллективная монография, 2 патента РФ на изобретения.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 174 страницах, состоит из следующих разделов: введение, 6 глав, заключения, списка литературы и 9 приложений. Список источников включает 164 наименований, в том числе 31 иностранный. Диссертация проиллюстрирована 32 таблицами и 45 рисунками.

ГЛАВА 1. ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОИСК И АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ

УПАКОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ

1.1 Современное состояние и перспективы развития рынка биоразлагаемых

материалов и упаковки

Актуальность развития производства биоразлагаемых материалов и упаковки определяется общемировой тенденцией к экологизации и устойчивому развитию. По данным исследования Marketsand Markets Research, к 2026 году объём мирового рынка биоразлагаемой упаковки достигнет 77,7 млрд долл., при среднегодовом темпе роста в 14,5 %. Такой стремительный рост обусловлен усилением экологического контроля и возрастающими ожиданиями со стороны потребителей в отношении экологически чистых упаковочных решений. Жёсткие меры регулирования, принимаемые государственными структурами, способствуют росту интереса к биоразлагаемым материалам. Согласно прогнозу Всемирного банка, к 2050 году объём пластиковых отходов увеличится примерно на 70 %, достигнув более 451 млн тонн по сравнению с 242 млн тонн в 2016 году. Общий объём отходов, как ожидается, составит порядка 3,3 млрд тонн (для сопоставления: 2,01 млрд тонн в 2016 году). Несмотря на это, доля биопластика остаётся крайне низкой - около 1 % от общего объёма производимых полимеров [57].

Прогнозы Института биопластиков и биокомпозитов (IfBB) указывают, что мировые мощности по выпуску биопластиков вырастут с 2,163 млн тонн в 2024 г. до 4,228 млн тонн к 2029 г. В настоящее время около половины этих мощностей (примерно 1 млн тонн) приходится на небиоразлагаемые полимеры на биологической основе - в первую очередь био-ПЭ, био-ПЭТ и био-полиамиды (рис. 1) [136].

Рисунок 1 - Мировые производственные мощности производства биопластиков

Наибольший спрос на биопластики пока остаётся в упаковочном секторе: в 2024 г. он поглощает почти 46 % общего объёма производства (около 1 млн тонн). Вместе с тем биопластики всё активнее применяются и в других отраслях -текстильной, производстве потребительских товаров, автомобильном и транспортном машиностроении, а также в агросекторе и садоводстве.

Если говорить о структуре всего рынка упаковки, то полимерная тара доминирует с долей 38 %, далее следуют бумажная упаковка - 36 %, и стекло - 12 %. В сегменте полимеров распределение выглядит так: полиэтилен - 48 %, ПЭТ -26 %, полипропилен - 16 %, БОНН - 6 %, по 2 % приходятся на ПВХ и полистирол.

Географически более половины мировых производственных мощностей по биопластикам сосредоточено в странах Азии; на Европу сейчас приходится около 20 % этих мощностей, и по прогнозам её доля к 2029 г. увеличится до 14 % (рис. 2, 3) [79].

Региональный анализ свидетельствует о том, что более половины мировых мощностей по выпуску биопластиков сосредоточено в Азии. В Европе на долю этих производств приходится лишь около 12 %, однако к 2029 году ожидается рост этого показателя до примерно 14 % [136].

2024

57.4%

Рисунок 2 - Производственные мощности биопластиков по регионам за 2024 год 2029

14.2%

65.1 %

¿лил

Рисунок 3 - Прогнозируемые производственные мощности биопластиков

по регионам до 2029 года

Жесткое регулирование, призванное снизить объём пластиковых отходов, уже привело к запрету одноразовых пластиковых изделий в более чем 60 странах: введены законы, ограничивающие использование одноразовой упаковки, а также процедуры сертификации и маркировки, направленные на пресечение недобросовестных «зелёных» заявлений.

Сегодня на долю биоразлагаемых упаковочных материалов - таких как бумага и картон, пластики на биобазе, джут, древесные волокна и их аналоги -приходится примерно 9 % всего объёма упаковки (лотки, мешки, коробки, пакеты

и пр.) на мировом рынке. Ожидается, что этот сегмент будет расширяться по мере роста экологической сознательности потребителей: согласно прогнозам, к 2032 г. объём рынка биоразлагаемых упаковочных решений превысит 169 млрд долл. США при среднегодовом темпе роста около 6,8 %. При этом биопластик сегодня составляет лишь около 0,5 % от более чем 400 млн тонн обычного пластика, производимого ежегодно.

После периода относительной стагнации мировое производство пластика вновь начало расти за счёт спроса на материалы сложного состава. По оценкам, глобальные мощности выпуска биопластиков увеличатся с 2,18 млн тонн в 2023 г. до 7,43 млн тонн к 2028 г. Вложения в передовые технологии позволяют производителям предлагать доступные и эффективные биоразлагаемые решения, причём главными драйверами спроса станут пищевая индустрия. Рост потребления готовых блюд, полуфабрикатов и упакованных продуктов подстегивает потребность в биоразлагаемых упаковках примерно в 1,3 раза. Однако к переходу на биоразлагаемые материалы препятствуют несколько факторов, требующих внимания и инноваций:

- высокая себестоимость. Биополимеры (PLA, PGA, крахмальные соединения) заметно дороже традиционных пластиков, что снижает их конкурентоспособность на рынке;

- ограниченные физико-механические характеристики. По прочности и эластичности многие биополимеры уступают обычным пластикам, что ограничивает области их применения;

- требовательность к условиям компостирования. Некоторые материалы (например, PLA) разлагаются только в специфических условиях с высокой температурой и влажностью, что затрудняет их фактическую биоразлагаемость.

Для преодоления этих барьеров необходимы как разработка новых полимерных составов, так и совершенствование технологий их переработки и утилизации [57].

Что касается Российской Федерации, то страна входит в группу государств с умеренным уровнем загрязнения (то есть с недостаточно эффективной системой

управления отходами и значительным негативным воздействием на природу). В 2024 году объём ненадлежащей утилизации пластиковых отходов в РФ прогнозируется на уровне 3 182 063 тонн. Общий объём образованных пластиковых отходов составляет 4 717 346 тонн, из которых на экспорт уходит 16 867 тонн (0,4 % от общего объёма), а импортируется обратно 35 097 тонн (0,7 %). Водные ресурсы загрязнены микропластиком в размере 50 831 тонны, а воздействие химических добавок оценено в 13 482 тонны. Наращивание темпов производства пластика и накопление отходов представляют серьёзную угрозу окружающей среде и здоровью людей. Большинство пластиковых фракций разлагаются очень медленно, что приводит к загрязнению почв, рек и морей, негативно влияет на биоразнообразие и экосистемы, угрожая морским обитателям, птицам и растениям. Микропластик, образующийся при разрушении крупных фрагментов, проникает в пищевые цепочки и в конечном итоге попадает в организм человека через пищу и воду, что наносит ещё более серьёзный ущерб здоровью [11].

Перед отечественными и зарубежными учеными стоит одна из важнейших задач по разработке упаковочных материалов и технологических решений, направленных на создание полимерных материалов, имеющих склонность к ускоренному «состариванию». При выборе подходов к созданию таких материалов следует уделить особое внимание изучению свойств, сроков и условий хранения упакованной пищевой продукции для того, чтобы исключить возможность начала процесса деградации упаковки до момента окончания жизненного цикла упакованного продукта [79, 82].

В России законодательная база для развития производства биопластика пока не сформирована, поэтому наиболее распространёнными биоразлагаемыми и съедобными упаковочными материалами остаются натуральные оболочки для колбасных изделий, вафельные стаканчики для мороженого, крафт-бумага, картон, древесина и целлюлоза. Перспективой также считаются джутовые мешки, а агроотходы могут служить сырьём для изготовления картонных коробок.

Среди отечественных производителей первопроходцем в сфере «зелёной»

упаковки стала торговая марка DoECO, принадлежащая группе Global Distribution Center. Большая часть их продукции изготавливается из переработанных и вторично используемых материалов.

Компания «ОптиКом» специализируется на поставках и разработке экологичной упаковки, проводит собственные исследования и просветительские программы по переработке и созданию изделий из биоразлагаемых полимеров [11, 12].

Новосибирская фабрика «ФОПОС», основанная в 2003 году, входит в число лидеров по выпуску биоразлагаемой одноразовой посуды и упаковки. Под брендом FOPOC выпускаются тарелки, стаканы и столовые приборы по европейским технологиям, отмеченные знаком «100 лучших товаров России» [79, 82].

Компания «GEOVITA» производит одноразовую посуду из жомового волокна сахарного тростника и крахмала кукурузы. В 2019 году компания запустила первое в стране производство бумажных трубочек, полностью соответствующих международным стандартам EN 13432:2000 и ГОСТ Р 545302011.

Бренд «Ekofriend» предлагает линейку биоразлагаемой посуды и упаковки из тех же растительных компонентов - тарелки, миски, лотки, ланч-боксы и стаканы, ориентированные на HoReCa-сегмент и отвечающие современным экологическим требованиям [11].

Отсутствие чёткой правовой фиксации упаковочной отрасли в России создаёт серьёзные препятствия для организации сбора и переработки упаковочных отходов. К тому же в российском менталитете укоренилось представление, что переход на биоупаковку неизбежно подразумевает запрет или жёсткое ограничение традиционных вариантов, что усложняет внедрение «зелёных» решений на переходном этапе [11, 79, 82].

Переход на биоразлагаемую упаковку позволит уменьшить долю трудно перерабатываемых отходов, которая достигает 65 % от всего объёма ТКО. В рамках стратегии перехода к замкнутой органической экономике в России

запланировано вводить до 2030 года мощности по компостированию общей ёмкостью 12,8 млн тонн. В связи с этим особенно важным становится усовершенствование биоразлагаемых полимеров: необходимо обеспечить им высокие эксплуатационные характеристики при сохранении способности к разложению [12].

1.2 Характеристика и перспективы использования рецептурных компонентов для производства биоразлагаемых материалов и упаковки

Согласно ГОСТ Р 56693-2015 «Возобновляемые источники сырья. Термины и определения» термин биопластик (биополимер) обозначает, что пластик изготавливается из возобновляемой биомассы и/или являющийся биоразлагаемыми [53].

Также ГОСТ Р 54259-2010 трактует термин биоразлагаемые полимерные материалы как полимерные материалы, которые подвержены разложению под действием природных микроорганизмов [51].

Согласно ГОСТ 17527-2020 «Упаковка. Термины и определения» под биоразлагаемостью понимается разрушение / трансформация под воздействием микроорганизмов органических соединений:

- при наличии кислорода - в диоксид углерода, воду, минеральные соли всех содержащихся элементов (минерализация) и в новую биомассу;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Олдырев Данил Вячеславович, 2025 год

использования.

ПРИЛОЖЕНИЕ К. РАЗМЕРНО-МАССОВЫЙ СОСТАВ ПРИ РУЧНОЙ РАЗДЕЛКЕ ФИЛЕ РАЗЛИЧНЫХ

ВИДОВ РЫБЫ

Вид рыбы Голова, Плавники Пленки, Позвоночная Внутренности Чешуя Выход Итого Потери Всего

% и КОСТЬ, плавательный кость, % %, п филе ОТХОДОВ при ОТХОДОВ

% пузырь, кожа %, %, разделке и

срезки мяса, %, %, потерь

% %,

Щука 24,5 2,2 - 13,8 10,9 6,8 39,7 58,2 2 Л 60,3

Карась 22,0 6,5 - 15,6 15,1 10,0 28,8 69,2 2,0 71,2

Толстолобик 30,7 3,6 - 11,1 11,0 6,8 34,8 63,2 2,0 65,2

Лещ 20,0 2,0 - 22,0 4,2 5,1 38,6 58,9 2,5 61,4

Сазан 17,7 2,4 - 13,0 18,9 8,8 37,2 60,8 2,0 62,8

Судак 21,0 2,0 - 16,0 5,3 5,0 48,7 49,3 2,0 51,3

Рисунок К.1 - Размерно-массовый состав при ручной разделке филе различных видов рыбы