НАНОЦЕЛЮЛОЗА ЗІ СТЕБЕЛ ОЧЕРЕТУ ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПАПЕРУ ДЛЯ ПАКУВАННЯ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ

Валерій Анатолійович Барбаш; Ольга Василівна Ященко; Анна Сергіївна Гондовська; Ольга Сергіївна Якименко

doi:10.20535/kpisn.2021.2.236944

Т. · № 2 · 2021 сер 31, 2021 статті

НАНОЦЕЛЮЛОЗА ЗІ СТЕБЕЛ ОЧЕРЕТУ ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПАПЕРУ ДЛЯ ПАКУВАННЯ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ

ВБ

Валерій Анатолійович Барбаш Відповідальний Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна

ОЯ

Ольга Василівна Ященко Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна

АГ

Анна Сергіївна Гондовська Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна

ОЯ

Ольга Сергіївна Якименко Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна

Опублікованосер 31, 2021

PDF

НВКПІ 2 ТОМ · 2

ТОМ · № 2 · 2021 Переглянути випуск

Анотація

Проблематика. Розроблення технологій отримання з рослинної сировини матеріалів, застосування яких покращує споживчі властивості картонно-паперової продукції та не забруднює довкілля шкідливими речовинами з синтетичних полімерів, є актуальною проблемою. Мета дослідження. Отримати екологічно безпечними способами целюлозу і наноцелюлозу зі стебел очерету та застосувати наноцелюлозу для покращення якісних параметрів паперу для пакування харчових продуктів на автоматах. Методика реалізації. Для отримання зі стебел очерету целюлози з мінімальним залишковим умістом лігніну та мінеральних речовин використовували дві стадії обробки: лужну екстракцію й органосольвентне варіння за температури 97 ± 2 °C. Наноцелюлозу отримували окисленням органосольвентної очеретяної целюлози 2,2,6,6-тетраметилпипередин-1-оксилом (ТЕМПО) в системі TEMPO / NaBr / NaClO, що є більш екологічним, ніж гідроліз кислотами. Отриману наноцелюлозу наносили на зразки паперу з макулатури та сульфатної невибіленої целюлози з витратою від 1 до 3 г/м2. Р езультати дослідження. Отримано органосольвентну целюлозу зі стебел очерету з залишковим вмістом лігніну 0,53 % і зольністю 0,045 %, яку використали для отримання наноцелюлози. Одержані внаслідок окиснення частинки целюлози мали поперечний розмір 5–20 нм, довжину до декількох мікрометрів. Наноцелюлозні плівки мали високі механічні показники: щільність до 1,5 г/см3 і міцність на розрив до 60 МПа. Показано, що нанесення наноцелюлози на поверхню зразків збільшує розривну силу та розривну довжину, зменшує поверхневу вбирність паперу. Визначено, що з витратою наноцелюлози до 3 г/м2 зразки паперу мають показники, що відповідають вимогам стандарту до паперу для пакування харчових продуктів на автоматах. Висновки. Використання наноцелюлози зі стебел очерету як зміцнювальної речовини для виробництва паперу дасть змогу замінити екологічно шкідливі полімерні добавки та до 50 % більш вартісної целюлози на макулатуру зі збереженням показників якості паперу на рівні вимог стандарту.

Ключові слова

#стебло очерету #органосольвентна целюлоза #TEMПO #процес окиснення #наноцелюлоза #папір

Посилання

J.R. Jambeck et al., “Plastic waste inputs from land into the ocean,” Science, vol. 347, pp. 768–771, 2015.
Z. Schlanger. (2019). The problem with turning to paper after the EU’s plastic ban [Online]. Available: https://qz.com/1582520/the-problem-with-turning-to-paper-after-the-eus-plastic-ban
M.H. Baghban and R. Mahjoub, “Natural kenaf fiber and lc3 binder for sustainable fiber-reinforced cementitious composite: A review,” Appl. Sci., vol. 10, no. 1, pp. 1–15, 2020. doi: 10.3390/app10010357
N.A. Sagar et al., “Fruit and vegetable waste: Bioactive compounds, their extraction, and possible utilization,” Compr. Rev. Food Sci. Food Saf., vol. 17, no. 3, pp. 512–531, 2018. doi: 10.1111/1541-4337.12330
S. Nie et al., “Cellulose nanofibrils-based thermally conductive composites for flexible electronics: A mini review,” Cellulose, vol. 27, no. 8, pp. 4173–4187, 2020. doi: 10.1007/s10570-020-03103-y
S. Mondal, “Preparation, properties and applications of nanocellulosic materials,” Carbohydr. Polym., vol. 163, pp. 301–316, 2017. doi: 10.1016/j.carbpol.2016.12.050
P. Phanthong et al., “Nanocellulose: Extraction and application,” Carbon Resou Convers., vol. 1, no. 1, pp. 32–43, 2018. doi: 10.1016/j.crcon.2018.05.004
S. Coseri, “Phthalimide-N-oxyl (PINO) radical, a powerful catalytic agent: Its generation and versatility towards various organic substrates,” Catal. Rev., vol. 51, no. 2, pp. 218–292, 2009. doi: 10.1080/01614940902743841
E.S. Madivoli et al., “Isolation of cellulose nanofibers from oryza sativa residues via TEMPO mediated oxidation,” J. Nat. Fibers, pp. 1–13, 2020. doi: 10.1080/15440478.2020.1764454
M. Banerjee et al., “Effect of purification methods on commerciallyavailable cellulose nanocrystal properties and TEMPO oxidation,” Process., vol. 8, no. 6, pp. 698–712, 2020. doi: 10.3390/pr8060698
J. Levanič et al., “Analyzing TEMPO-oxidized cellulose fiber morphology: New insights into optimization of the oxidation process and nanocellulose dispersion quality,” ACS Sustain Chem Eng, vol. 8, no. 48, pp. 17752–17762, 2020. doi: 10.1021/acssuschemeng.0c05989
Technical Association of the Pulp and Paper Industry, TAPPI Test Methods, 2002–2003. Atlanta, Ga: Tappi Press, 2002.
V.A. Barbash and O.V. Yaschenko, “Preparation, properties and use of nanocellulose from non-wood plant materials” in Novel Nanomaterials. IntechOpen, 2020, pp. 1–23. doi: 10.5772/intechopen.94272
Y. Yang et al., “Preparation and applications of the cellulose nanocrystals,” Int. J. Polym. Sci., vol. 2019, pp. 1–10, 2019. doi:10.1155/2019/1767028
V.A. Barbash et al., “Preparation and characterization of nanocellulose obtained by TEMPO-mediated oxidation of organosolv pulp from reed stalks,” Appl. Nanosci., 2021. doi: 10.1007/s13204-021-01749-z
GOST 7247-90, “Paper for packaging food products on automatic machines,” in Technical Conditions. Moscow, Russia: IPK Publishing House of Standards, 2001, 11 p.
T. Taipale et al., “Effect of microfibrillated cellulose and fines on the drainage of kraft pulp suspension and paper strength,” Cellulose, vol. 17, no. 5, pp. 1005–1020, 2010. doi: 10.1007/s10570-010-9431-9

Попередня у випуску ГЕНЕРАТИВНИЙ ДИЗАЙН КОНСТРУКЦІЇ КАРКАСНОГО ТИПУ Наступна у випуску МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО 3D-ДРУКУ

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

ДВОЕТАПНИЙ ПІДХІД ДО СЕГМЕНТАЦІЇ СУПУТНИКОВИХ ЗНІМКІВ ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ ПЛОЩІ АСФАЛЬТОВАНОГО ПОКРИТТЯ ПАРКОВОК

Олександр Гончарук, Надія Недашківська

Проблематика. Точна оцінка площі асфальтованих парковок є важливою для містобудування та екологічного моніторингу. Однак спектральна подібність асфальту паркувальних…

#семантична сегментація #супутникові знімки #паркінг #нейронна мережа

10.20535/kpisn.2026.3.367540

ФОРМАЛІЗАЦІЯ РОЗРІДЖЕНОГО ANP З БІНАРНИМИ ПОРІВНЯННЯМИ НА ОСНОВІ ДАНИХ У КОЛІ ОДНОРІДНИХ КОМПОНЕНТІВ ДЛЯ ПРІОРИТИЗАЦІЇ РОЗПОДІЛУ РЕСУРСІВ

Вадим Романюк

Проблематика. Задачі розподілу обмежених ресурсів між взаємозалежними однорідними об’єктами виникають у багатьох прикладних сферах — зокрема, під час конкурсного…

#розподіл ресурсів #однорідні компоненти #взаємозалежності #аналітичний мережевий процес

10.20535/kpisn.2026.3.368158

РОЗРОБКА МЕТОДУ ФОРМАЛІЗАЦІЇ ДИНАМІЧНИХ ТЕПЛОВИХ ПОРТРЕТІВ ДЛЯ НАДІЙНОГО ВИЯВЛЕННЯ ЦІЛЕЙ

Степан Лис, Оксана Оборська

Проблематика. Автоматизовані системи спостереження з БпЛА стикаються з подвійним викликом: виявленням теплоконтрастних об'єктів у реальному часі та їх ідентифікацією в…

#тепловізійні системи #ідентифікація цілей #локалізація зони інтересу #динамічний тепловий портрет

10.20535/kpisn.2026.3.359114

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Валерій Анатолійович Барбаш, Ольга Василівна Ященко, Ольга Сергіївна Якименко, Роман Миронович Захарко, ЕКСТРАКЦІЯ ОРГАНОСОЛЬВЕНТНОЇ ЦЕЛЮЛОЗИ ТА ОДЕРЖАННЯ НАНОЦЕЛЮЛОЗИ З ВОЛОКОН КОНОПЕЛЬ , Наукові вісті КПІ: № 3 (2021)

Схожі статті

Костянтин Бровко, Павло Буданов, Олег Великогорський, Юлія Олійник, Наталія Винокурова, Сергій Войтенко, ІМІТАЦІЙНА МОДЕЛЬ ЦИФРОВОГО ДВІЙНИКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ЕНЕРГОБЛОКУ АЕС , Наукові вісті КПІ: Том 143 № 2 (2026)
Дмитро Петренко, Анатолій Протасов, АЛГОРИТМ БЕЗКАРТОГРАФІЧНОЇ НАВІГАЦІЇ РОБОТА HUSKY НА ОСНОВІ МОДЕЛЕЙ ГЛИБОКОГО НАВЧАННЯ З ПІДКРІПЛЕННЯМ ТА АДАПТИВНОГО НАВЧАЛЬНОГО ПЛАНУ , Наукові вісті КПІ: Том 143 № 2 (2026)
Віталій Голубінка, АВТОНОМНА СИСТЕМА РЕКОМЕНДАЦІЇ ІНДЕКСІВ ДЛЯ РЕЛЯЦІЙНИХ БАЗ ДАНИХ НА ОСНОВІ COST-MODEL ТА PLAN COVERING , Наукові вісті КПІ: Том 143 № 2 (2026)
Павло Кость, Лариса Гліненко, МЕТОДИКА ВИБОРУ СТРУКТУРИ ПЕРЕДАВАЛЬНОГО ТРАКТУ ДЛЯ ТЕРМОЯДЕРНИХ УСТАНОВОК , Наукові вісті КПІ: Том 143 № 2 (2026)
Євген Панкратов, Григорій Тимчик, МІКРОСЕРВІСНА АРХІТЕКТУРА ТА АЛГОРИТМИ МОДУЛЬНОЇ СИСТЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ МАЛОГО БІЗНЕСУ , Наукові вісті КПІ: Том 143 № 2 (2026)
Viktor P. Legeza, Oleksandr M. Neshchadym, Tetiana M. Zabolotnia, МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ДЕМПФІРУВАННЯ ПОЗДОВЖНІХ НАВАНТАЖЕНЬ У ТРАНСПОТРНИХ СИСТЕМАХ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ РОЛИКОВИХ АМОРТИЗАТОРІВ , Наукові вісті КПІ: № 2 (2020)
Vladimir G. Demchenko, Olexandr V. Baraniuk, CFD-МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛООБМІНУ І ГІДРОДИНАМІКИ В БАКУ-АКУМУЛЯТОРІ ТЕПЛОТИ , Наукові вісті КПІ: № 2 (2020)
Petro I. Bidyuk, Lev O. Korshevnyuk, Aleksandr P. Gozhyi, Irina O. Kalinina, Tatyana I. Prosyankina-Zharova, Oleksandr M. Terentiev, МОДЕЛЮВАННЯ І ПРОГНОЗУВАННЯ ФІНАНСОВИХ ТА ЕКОНОМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ СИСТЕМИ ПІДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ , Наукові вісті КПІ: № 5-6 (2019)
Mykola V. Voloshyn, СПОСІБ ПОПЕРЕДНЬОЇ ОБРОБКИ ЗОБРАЖЕНЬ ДЛЯ ЗАДАЧ РОЗПІЗНАВАННЯ ОБЛИЧ , Наукові вісті КПІ: № 4 (2019)
Ярослав Корпань, Євген Федоров, Ольга Нечипоренко, МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЦІЛІСНОСТІ ОБРОБКИ ТА ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ У ПРОМИСЛОВИХ СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦІЇ , Наукові вісті КПІ: Том 144 № 3 (2026)

1-10 з 29 Наступне

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] J.R. Jambeck et al., “Plastic waste inputs from land into the ocean,” Science, vol. 347, pp. 768–771, 2015.

[2] Z. Schlanger. (2019). The problem with turning to paper after the EU’s plastic ban [Online]. Available: https://qz.com/1582520/the-problem-with-turning-to-paper-after-the-eus-plastic-ban

[3] M.H. Baghban and R. Mahjoub, “Natural kenaf fiber and lc3 binder for sustainable fiber-reinforced cementitious composite: A review,” Appl. Sci., vol. 10, no. 1, pp. 1–15, 2020. doi: 10.3390/app10010357

[4] N.A. Sagar et al., “Fruit and vegetable waste: Bioactive compounds, their extraction, and possible utilization,” Compr. Rev. Food Sci. Food Saf., vol. 17, no. 3, pp. 512–531, 2018. doi: 10.1111/1541-4337.12330

[5] S. Nie et al., “Cellulose nanofibrils-based thermally conductive composites for flexible electronics: A mini review,” Cellulose, vol. 27, no. 8, pp. 4173–4187, 2020. doi: 10.1007/s10570-020-03103-y

[6] S. Mondal, “Preparation, properties and applications of nanocellulosic materials,” Carbohydr. Polym., vol. 163, pp. 301–316, 2017. doi: 10.1016/j.carbpol.2016.12.050

[7] P. Phanthong et al., “Nanocellulose: Extraction and application,” Carbon Resou Convers., vol. 1, no. 1, pp. 32–43, 2018. doi: 10.1016/j.crcon.2018.05.004

[8] S. Coseri, “Phthalimide-N-oxyl (PINO) radical, a powerful catalytic agent: Its generation and versatility towards various organic substrates,” Catal. Rev., vol. 51, no. 2, pp. 218–292, 2009. doi: 10.1080/01614940902743841

[9] E.S. Madivoli et al., “Isolation of cellulose nanofibers from oryza sativa residues via TEMPO mediated oxidation,” J. Nat. Fibers, pp. 1–13, 2020. doi: 10.1080/15440478.2020.1764454

[10] M. Banerjee et al., “Effect of purification methods on commerciallyavailable cellulose nanocrystal properties and TEMPO oxidation,” Process., vol. 8, no. 6, pp. 698–712, 2020. doi: 10.3390/pr8060698

[11] J. Levanič et al., “Analyzing TEMPO-oxidized cellulose fiber morphology: New insights into optimization of the oxidation process and nanocellulose dispersion quality,” ACS Sustain Chem Eng, vol. 8, no. 48, pp. 17752–17762, 2020. doi: 10.1021/acssuschemeng.0c05989

[12] Technical Association of the Pulp and Paper Industry, TAPPI Test Methods, 2002–2003. Atlanta, Ga: Tappi Press, 2002.

[13] V.A. Barbash and O.V. Yaschenko, “Preparation, properties and use of nanocellulose from non-wood plant materials” in Novel Nanomaterials. IntechOpen, 2020, pp. 1–23. doi: 10.5772/intechopen.94272

[14] Y. Yang et al., “Preparation and applications of the cellulose nanocrystals,” Int. J. Polym. Sci., vol. 2019, pp. 1–10, 2019. doi:10.1155/2019/1767028

[15] V.A. Barbash et al., “Preparation and characterization of nanocellulose obtained by TEMPO-mediated oxidation of organosolv pulp from reed stalks,” Appl. Nanosci., 2021. doi: 10.1007/s13204-021-01749-z

[16] GOST 7247-90, “Paper for packaging food products on automatic machines,” in Technical Conditions. Moscow, Russia: IPK Publishing House of Standards, 2001, 11 p.

[17] T. Taipale et al., “Effect of microfibrillated cellulose and fines on the drainage of kraft pulp suspension and paper strength,” Cellulose, vol. 17, no. 5, pp. 1005–1020, 2010. doi: 10.1007/s10570-010-9431-9