БИДАЙ КРАХМАЛЫ МЕН PCL НЕГІЗІНДЕГІ ТАМАҚ ӨНЕРКӘСІБІНІҢ БИОЫДЫРАЙТЫН ПЛЕНКАЛАРЫНЫҢ БЕРІКТІК СИПАТТАМАЛАРЫН МАТЕМАТИКАЛЫҚ ҮЛГІЛЕУ

Экологиялық сананың өсуі және реттеуші талаптардың (мысалы, БҰҰ-ның тұрақты даму жөніндегі директивалары) қатаңдатылуы дәстүрлі пластмассалардан биоыдырайтын баламаларға көшуді ынталандырады. Азық-түлік өнеркәсібінде мұндай материалдар, әсіресе, функцияналдылықты, қауіпсіздікті және табиғи ортада ыдырау қабілетін біріктіретін орауыш қабықшаларды өндіру үшін аса қажет. Биоыдырайтын орауыштарды әзірлеу саласындағы қазіргі заманғы үрдістер экологиялық қауіпсіз, жоғары функционалды және экономикалық тұрғыдан тиімді материалдарды жасауға бағытталған. Айрықша қызығушылық поликапролактон (PCL) мен крахмал қоспаларына аударылады, себебі олар биоыдырау қабілетін қажетті механикалық және тосқауылдық қасиеттермен үйлестіруге мүмкіндік береді. Осы зерттеуде крахмал-PCL композиттерінің құрамының олардың механикалық қасиеттеріне әсері қарастырылады, сондай-ақ беріктікке әртүрлі құрам параметрлерінің әсерін болжау үшін математикалық модель ұсынылады. Эксперименттік зерттеулер экструзия әдісімен түйіршіктер мен қабықшаларды дайындауды және олардың беріктік сипаттамаларын анықтауды қамтыды. Математикалық модельдеуді қолдану арқылы беріктіктің, икемділіктің және биоыдыраудың қажетті теңгерімін қамтамасыз ететін қабықшалардың оңтайлы құрамдары анықталды. Алынған нәтижелер PCL мен крахмал қоспаларын дәстүрлі пластикалық орауыш материалдарға балама ретінде пайдалану мүмкіндігін растайды, ал әзірленген модель биоыдырайтын қабықшаларды өндіру технологияларын одан әрі жетілдіруге пайдалы болуы мүмкін.

1. Bangar S.P. Nano-cellulose reinforced starch bio composite films-A review on green composites / S.P. Bangar, W.S. Whiteside // International journal of biological macromolecules. – 2021. – Т. 185. – Р. 849-860.

2. Agar-Agar and Chitosan as Precursors in the Synthesis of Functional Film for Foods: A Review / C.R. Contessa et al // Macromol. – 2023. – Т. 3, № 2. – Р. 275-289.

3. Extending the Postharvest Shelf Life of Strawberries Through a κ-Carrageenan/Starch-Based Coating Enriched with Zinc Oxide Nanoparticles / A.R. da Silva Bruni et al // ACS Food Science & Technology. – 2024. – Т. 4, № 12. – Р. 2967-2979.

4. Agricultural waste-derived cellulose nanocrystals for sustainable active food packaging applications / T. Ghosh et al // Food Hydrocolloids. – 2024. – Р. 110141.

5. Recent advances in starch–clay nanocomposites / G. Madhumitha et al // International Journal of Polymer Analysis and Characterization. – 2018. – Т. 23, № 4. – Р. 331-345.

6. Utilization of lignin fractions in UV resistant lignin-PLA biocomposites via lignin-lactide grafting / S.Y. Park et al // International journal of biological macromolecules. – 2019. – Т. 138. – Р. 10291034.

7. Di Lorenzo M.L. Poly (l-lactic acid)/poly (butylene succinate) biobased biodegradable blends / M.L. Di Lorenzo // Polymer Reviews. – 2021. – Т. 61, № 3. – Р. 457-492.

8. Gupta V.M. A Comprehensive Review of Biodegradable Polymer-Based Films and Coatings and Their Food Packaging Applications / V.M. Gupta, D. Biswas, S. Roy // Materials. – 2022. – Т. 15.

9. Rocha M. Biodegradable Films / M. Rocha, M.M. de Souza, C. Prentice // An Alternative Food Packaging. – 2018. – Р. 307-342.

10. Calva-Estrada S.J. Protein-Based Films: Advances in the Development of Biomaterials Applicable to Food Packaging / S.J. Calva-Estrada, M. Jiménez‐Fernández, E. Lugo-Cervantes // Food Engineering Reviews. – 2019. – Т. 11. – Р. 78-92.

11. Polysaccharide-based films and coatings for food packaging: A review / Р. Cazón et al // Food Hydrocolloids. – 2017. – Т. 68. – H. 136-148.

12. Ramos M. Property Improvement of Polybutylene Succinate (PBS), Polyhydroxybutyrate (PHB), and Polylactic Acid (PLA) Films with PCL (Polycaprolactone) for Flexible Packaging Application / M. Ramos, S. Govindan, A. Al-Jumaily // Materials Science Forum. – 2023. – Т. 1087. – Р. 41-50.

13. Sydow Z. The overview on the use of natural fibers reinforced composites for food packaging / Z. Sydow, K. Bieńczak // Journal of Natural Fibers. – 2019. – Т. 16. – Р. 1189-1200.

14. Environment-Friendly Biopolymers for Food Packaging / S.P.S. Aung et al // Protein, and Polylactic Acid (PLA). – 2018.

15. Development of Bio-Composites with Enhanced Antioxidant Activity Based on Poly(lactic acid) with Thymol, Carvacrol, Limonene, or Cinnamaldehyde for Active Food Packaging / М. Siddiqui et al // Polymers. – 2021. – Т. 13.

16. (Bio)degradable polymers as a potential material for food packaging: studies on the (bio)degradation process of PLA/(R,S)-PHB rigid foils under industrial composting conditions / М. Musioł et al // European Food Research and Technology. – 2016. – Т. 242. – Р. 815-823.

17. Woodruff M.A. The return of a forgotten polymer—Polycaprolactone in the 21st century / M.A. Woodruff, D.W. Hutmacher // Progress in polymer science. – 2010. – Т. 35, № 10. – Р. 1217-1256.

18. Silvestre C. Food packaging based on polymer nanomaterials / C. Silvestre, D. Duraccio, S. Cimmino // Progress in polymer science. – 2011. – Т. 36, № 12. – Р. 1766-1782.

19. Gutiérrez T.J. In-depth study from gluten/PCL-based food packaging films obtained under reactive extrusion conditions using chrome octanoate as a potential food grade catalyst / T.J. Gutiérrez, J.R. Mendieta, R. Ortega-Toro // Food Hydrocolloids. – 2021. – Т. 111. – Р. 106255.

20. Enzymatic chain scission kinetics of poly (ε-caprolactone) monolayers / А. Kulkarni et al // Langmuir. – 2007. – Т. 23, № 24. – Р. 12202-12207.

21. Processing and characterization of LDPE/starch/PCL blends / Р. Matzinos Et al // European Polymer Journal. – 2002. – Т. 38, № 9. – Р. 1713-1720.

22. Processing and characterization of starch/polycaprolactone products / Р. Matzinos et al // Polymer Degradation and Stability. – 2002. – Т. 77, № 1. – Р. 17-24.

23. Preparation and properties of thermoplastic poly (caprolactone) composites containing high amount of esterified starch without plasticizer / Y. Sun et al // Carbohydrate polymers. – 2016. – Т. 139. – Р. 28-34.

24. Synthesis and Characterization of Functionalized Crosslinkable Poly (ε‐caprolactone) / Р. Laurienzo et al // Macromolecular Chemistry and Physics. – 2006. – Т. 207, № 20. – Р. 1861-1869.

25. Reactive compatibilization of plant polysaccharides and biobased polymers: Review on current strategies, expectations and reality / В. Imre et al // Carbohydrate Polymers. – 2019. – Т. 209. – Р. 20-37.

26. Properties of starch after extrusion: A review / J. Ye et al // Starch‐Stärke. – 2018. – Т. 70, № 11-12. – Р. 1700110.

27. Toughening PLA composites with natural fibers and enR / А. Shakoor et al // SPE Automotive Composites Conference & Exhibition at Troy, Michigan, USA from 11th to 13th September. – 2012.

28. The effect of temperature and pressure on polycaprolactone morphology / C. Baptista et al // Polymer. – 2020. – Т. 191. – C. 122227.