Розробка та дослідження етикетного казеїнового клею для упаковки промислової і побутової продукції

Автор(и)

  • Anna Cherkashina Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-5239-6364
  • Alexii Rassokha Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-7944-7187
  • Igor Ryshchenko Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-9859-4510
  • Olga Komarova Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-7957-600X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.201689

Ключові слова:

клейова композиція, казеїн, модифікуюча добавка, липкість, адгезійна міцність, водостійкість, технологічні властивості, експлуатаційні властивості, етикетування, тара

Анотація

Розроблено та досліджено новий склад екологічно безпечного казеїнового клею на водній основі з підвищеною адгезією до субстрату (скло, поліетилентерефталат та ін.) i водостійкість. Клей легко змивається при етикетуванні продукції, яка фасується до тари багаторазового використання, але при цьому має високу адгезію до різних поверхонь. Визначено оптимальний склад розробленої клейової композиції за допомогою досліджених властивостей. Вивчено вплив кількості модифікуючої добавки на динамічну в'язкість на різних швидкостях деформації, липкість клейової композиції, показник водневих іонів (pН).

Досліджено технологічні властивості клейової композиції: в'язкість – 170 Па∙с; рН – 7,21; масова частка сухого залишку – 38,2 %; липкість – 58,17 ум. од .; робоча температура–+ 20...+25 °С.

Підібрано оптимальні технологічні параметри для використання клею: оптимальна в'язкість від 120 Па с до 170 Па с, температура 25 °C і 35 °C відповідно. Адгезійна міцність паперової етикетки до скла – 4 бали, до поліетілентерефталату – 3 бали. Експлуатаційні властивості оцінювали по стійкості клейової композиції до зміни температури і умов навколишнього середовища, вологи і механічного впливу.

 Сформовано вимоги до клею, які необхідно враховувати при його експлуатації: а) стійкість до конденсованої воді, а саме: 5–15 °С; б) стійкість до крижаної води при температурі 3–5 °С; видалення етикетки в миючої машині при температурі 70–80 °С з додаванням NaOH або поверхнево-активних речовин.

Проведено дослідження клейової композиції методом SAB Miller для оцінки якості при проведенні тесту на стійкість до крижаної води. Для оцінки якості наклейки етикетки був використаний метод з застосуванням копіювального паперу. Сформовано вимоги до клею, які повинні враховуватися при його експлуатації (стійкість до конденсованої і крижаної води і видалення етикетки в миючій машині при температурі 70–80 °С з додаванням NaOH або поверхнево-активних речовин

Біографії авторів

Anna Cherkashina, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології пластичних мас і біологічно активних полімерів

Alexii Rassokha, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, професор

Кафедра технології пластичних мас і біологічно активних полімерів

Igor Ryshchenko, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Доктор технічних наук, професор

Кафедра загальної та неорганічної хімії

Olga Komarova, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кафедра технології пластичних мас і біологічно активних полімерів

Посилання

  1. Dymar, O. V., Chaevskiy, S. I. (2007). Proizvodstvo kazeina: osnovy teorii i praktiki. Minsk: RUP «Institut myaso-molochnoy promyshlennosti», 70.
  2. Lagrange, V., Whitsett, D., Burris, C. (2015). Global Market for Dairy Proteins. Journal of Food Science, 80 (S1), A16–A22. doi: https://doi.org/10.1111/1750-3841.12801
  3. Sarode, A. R., Sawale, P. D., Khedkar, C. D., Kalyankar, S. D., Pawshe, R. D. (2016). Casein and Caseinate: Methods of Manufacture. Encyclopedia of Food and Health, 676–682. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-384947-2.00122-7
  4. Ann Augustin, M., Oliver, C. M., Hemar, Y. (2011). Casein, Caseinates, and Milk Protein Concentrates. Dairy Ingredients for Food Processing, 161–178. doi: https://doi.org/10.1002/9780470959169.ch7
  5. Freydin, A. S. (1985). Polimernye vodnye klei. Moscow: Himiya, 143.
  6. Parker, E. A., Martsinko, D. Dzh. (2015). Pat. No. 2558365C2 RU. Emulsions and adhesives containing proteins, producing and using them. 2011140481/04; declareted: 08.03.2010; published: 10.08.2015, Bul. No. 22.
  7. Guo, M., Wang, G. (2016). Whey protein polymerisation and its applications in environmentally safe adhesives. International Journal of Dairy Technology, 69 (4), 481–488. doi: https://doi.org/10.1111/1471-0307.12303
  8. Zhao, Z., Gao, Z., Wang, W., Guo, M. (2011). Formulation designs and characterisations of whey-protein based API adhesives. Pigment & Resin Technology, 40 (6), 410–417. doi: https://doi.org/10.1108/03699421111180563
  9. Chop, A. S., Cherkashina, G. M., Rassoha, O. M. (2018). Akrilova kleyova kompozitsіya z postіynoyu lipkіstyu. The 8th International conference – Science and society. Hamilton, 373–384.
  10. Cherkashina, G. M., Rasoshka, O. M., Titarenko, V. M. (2018). Development and research of environmental and energy safety climbing for the outlet industry. Intehrovani tekhnolohiyi ta enerhozberezhennia, 4, 11–18.
  11. Rassokha, A., Cherkashina, A. (2016). Designing low viscosity furan-epoxy polymers of the materials for construction industry. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (81)), 38–44. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.71266
  12. Nascimento, L. G. L., Casanova, F., Silva, N. F. N., Teixeira, A. V. N. de C., Carvalho, A. F. de. (2020). Casein-based hydrogels: A mini-review. Food Chemistry, 314, 126063. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.126063
  13. Schulte, J., Stöckermann, M., Gebhardt, R. (2020). Influence of pH on the stability and structure of single casein microparticles. Food Hydrocolloids, 105, 105741. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.105741
  14. Li, N., Zhong, Q. (2020). Casein core-polysaccharide shell nanocomplexes stable at pH 4.5 enabled by chelating and complexation properties of dextran sulfate. Food Hydrocolloids, 103, 105723. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.105723
  15. Meena, G. S., Singh, A. K., Panjagari, N. R., Arora, S. (2017). Milk protein concentrates: opportunities and challenges. Journal of Food Science and Technology, 54 (10), 3010–3024. doi: https://doi.org/10.1007/s13197-017-2796-0
  16. Gao, Z., Wang, W., Zhao, Z., Guo, M. (2010). Novel whey protein-based aqueous polymer-isocyanate adhesive for glulam. Journal of Applied Polymer Science, 120 (1), 220–225. doi: https://doi.org/10.1002/app.33025
  17. Wang, W., Zhao, Z., Gao, Z., Guo, M. (2012). Water-resistant whey protein based wood adhesive modified by post-treated phenol-formaldehyde oligomers (PFO). BioResources, 7 (2), 1972–1983. doi: https://doi.org/10.15376/biores.7.2.1972-1983
  18. Wang, G., Zhang, T., Ahmad, S., Cheng, J., Guo, M. (2013). Physicochemical and adhesive properties, microstructure and storage stability of whey protein-based paper glue. International Journal of Adhesion and Adhesives, 41, 198–205. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2012.11.010
  19. Gao, Z., Yu, G., Bao, Y., Guo, M. (2011). Whey‐protein based environmentally friendly wood adhesives. Pigment & Resin Technology, 40 (1), 42–48. doi: https://doi.org/10.1108/03699421111095937
  20. Wang, W., Zhao, Z., Gao, Z., Guo, M. (2011). Whey protein-based water resistant and environmentally safe adhesives for plywood. BioResources, 6 (3), 3339–3351.
  21. Valishina, Z. T., Matuhin, E. L., Yarullin, R. N. (1997). Pat. No. 2133763 RU. Kley vodorastvorimiy dlya pishchevoy promyshlennosti. declareted: 13.01.1997; published: 27.07.1999.
  22. Meiqi, J. (2017). Pat. No. CN 107722878 A. Ecological beer labeling glue and method for its manufacture. declareted: 31.10.2017; published: 23.02.2018.
  23. Guo, M., Wang, G. (2016). Milk Protein Polymer and Its Application in Environmentally Safe Adhesives. Polymers, 8 (9), 324. doi: https://doi.org/10.3390/polym8090324
  24. Younes, E. (2017). Structural Properties of Casein Micelles in Milk, the effect of salt, temperature, and pH. International Journal of Biotechnology and Bioengineering, 3 (6), 202–215. doi: https://doi.org/10.25141/2475-3432-2017-6.0202
  25. Xiao-Zhou, S., Hong-Ru, W., Mian, H. (2014). Characterization of the Casein/Keratin Self-Assembly Nanomicelles. Journal of Nanomaterials, 2014, 1–7. doi: https://doi.org/10.1155/2014/183815
  26. Pat. No. CN 100381532 C. Dry powder casein gum, its production process and its use method (2004). declareted: 13.07.2004; published: 16.04.2008.
  27. Pat. No. CN 1560170 A. Preparation process of adhesive for high-speed machanical labeling (2004). declareted: 19.02.2004; published: 05.01.2005.
  28. CN 102618192 A. Nano-modified water-based environmentally-friendly labeling adhesive with strong water resistance and alkali cleaning and preparation method. declareted: 26.03.2004; published: 01.08.2012.
  29. Luo, J., Luo, J., Yuan, C., Zhang, W., Li, J., Gao, Q., Chen, H. (2015). An eco-friendly wood adhesive from soy protein and lignin: performance properties. RSC Advances, 5 (122), 100849–100855. doi: https://doi.org/10.1039/c5ra19232c
  30. Yang, M., Jin, Q., Zhang, G. (2015). Pat. No. CN 104531059 A. Natural Environment-Friendly Modified Casein Glue and Preparation Process Thereof. declareted: 24.12.2014; published: 22.04.2015.
  31. Pat. No. CN 1587336 А. Dry powder casein glue and its producing process. declareted: 13.07.2004; published: 02.03.2005.
  32. CN 1314773 С. Method for preparing water-resistant high-speed labeling adhesive by compounding casein and montmorillonite intercalation. declareted: 07.04.2005; published: 09.05.2007.
  33. Valishina, Z. T., Jarullin, R. N., Golubev, A. E. (2000). Pat. No. 2219214 С2 RU. Modified glue composition. No. 2000111830/04; declareted: 15.05.2000; published: 20.12.2003.
  34. Valishina, Z. T., Jarullin, R. N., Gazizov, F. F. (1999). Pat. No. 2172757 С2 RU. Adheive composition. No. 99119426/04; declareted: 03.09.1999; published: 27.08.2001.
  35. Kumylko, S. V., Zadorozhnyi, L. Ya., Avramenko, V. L., Blyzniuk, O. V., Kumylko, S. V., Dimov, B. P., Protsenko, O. P. (1998). Pat. No. 22742 UA. Vodnyi kazeinovyi klei. published: 07.04.1998.
  36. Pidhorna, L. P., Cherkashyna, H. M., Lebediev, V. V. (2012). Teoriya ta metody doslidzhennia i vyprobuvannia plastmas, kleiv i hermetykiv. Kharkiv: NTU «KhPI», 268.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-04-30

Як цитувати

Cherkashina, A., Rassokha, A., Ryshchenko, I., & Komarova, O. (2020). Розробка та дослідження етикетного казеїнового клею для упаковки промислової і побутової продукції. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(6 (104), 56–66. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.201689

Номер

Том 2 № 6 (104) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Anna Cherkashina, Alexii Rassokha, Igor Ryshchenko, Olga Komarova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.