食品包装学课程作业
题目：可降解塑料包装
姓名：张翔宇
学号：2013506065
班级：生科13级3班
联系：[1**********]
前言：随着塑料产量的迅速增长,废弃塑料的后处理及造成的环境污染,越来越受到各国的关注。美国,欧共体和日本年产塑料垃圾分别为1300万吨、450万吨和
6.5万吨。塑料垃圾造成的环境污染已成为全球性的问题。意大利、丹麦、瑞士、瑞典及美国的一些州,已立法禁止使用那些“短期使用”的非降解塑料或苛以附加税。我国的一些城市如上海也作出规定,禁止使用非降解的一次性快餐盒,尽快消除“白色污染”。 为避免废旧塑料对环境造成的污染，目前主要有三种解决方法：填埋处理；回收利用；开发可降解塑料。由于填埋地有限，填埋处理方法难以进行；可回收利用的废旧塑料仅占塑料垃圾总量的1%，也解决不了废旧塑料带来的污染问题。从可持续发展的角度出发，研究可降解塑料已是形势所迫。2008年6月1日“限塑令”的声音渐行渐远，但“限塑令”给塑料袋生产商带来的巨大冲击是长久的，这背后的商机也貌似很可观。专家测算，“限塑令”实施以后，全国可降解塑料包装品未来的市场需求量有望达200万吨，将有400亿巨大商机因“限塑令”的实施而得以显现[1]。
1 可降解塑料的分类
可降解塑料是指在塑料中加入一些促进其降解的助剂或者采用可再生的天然物质为原料，在使用和保存期内能满足应用性能要求，而使用后，在特定条件下，在较短时间内其化学结构会发生明显变化，引起某些性质损失，或是合成时就具有降解性能的一类塑料。可降解塑料又被称为环境降解塑料，按降解机理主要分为光降解塑料、生物降解塑料和光/生物双降解塑料三大类。
1.1光降解塑料
1） 定义
只有被光照射后才发生降解的塑料称为光降解塑料。光降解的塑料制品一旦埋入土中，失去光照，降解过程则停止。光降解塑料的生产工艺简单、成本低；缺点是降解过程中受环境条件影响大。光降解塑料主要由光敏剂、光降解聚合物、光降解调节剂组成，光敏剂可以促进或引发聚合物发生反应，光降解聚合物的大分子链上含有羰基或者双键，光降解调节剂是调节光降解塑料的诱导期长短，以适应不同场合的需要。
光降解反应是指该塑料在日光灯照射下吸收紫外线后发生光引发作用，使键能减弱，长链分裂成较低分子量的碎片，聚合物的完整性受到破坏、物理性能下
降。较低分子量的碎片在空气中进一步发生氧化作用，产生自由基断链反应，降解成能被生物分解的低分子量化合物，最后被彻底氧化为CO2和H2O。整个降解
过程是光降解和自由基断链氧化的结果，这就是著名的Norrish反应。
2）应用
可用于农用地膜，农用地膜可保温、保湿、减少土壤中养分的流失和控制光照时间，防止杂草的生长和虫害的发生及保持土壤的疏松性和二氧化碳的保持率。使用光降解塑料地膜还会防止目前由于使用非降解塑料地膜而对环境和土壤造成的不良影响。光降解塑料地膜最后都是在地里降解成二氧化碳和水，不会造成污染。并可根据农作物培育和生长的需要，生产不同时控的农用光降解塑料地膜。 因此，光降解塑料以其特殊的功能作为最佳的环境塑料。
1.2生物降解塑料
生物降解塑料是指可被土壤、污水、海水中的细菌、霉菌、藻类等微生物分解，最终生成对环境无污染的物质的一类塑料。其降解机理是：微生物中的酶将高分子量聚合物分解成低分子量的分子碎片，然后这些低分子碎片再被细菌等微生物分解、消化、吸收，最终生成二氧化碳和水等物质。生物降解塑料可分为完全生物降解塑料和生物破坏性塑料（也称之为不完全生物降解塑料）两类。其中前者主要是由可食用的物质，如纤维素、蛋白质、糖类等作为原材料经过特殊工艺制成的。而后者则主要是由天然高分子原料与通用合成树脂通过共混或共聚方法制成的。目前世界上对这两种降解塑料的研究都取得了可喜的成果。
1.2.1完全生物降解塑料
完全生物降解塑料是对高分子化学结构的分子水平而言的，可分为以下几类：
（1） 微生物降解塑料——是指以微生物为碳源，通过微生物的发酵而得到的生物降解材料，以聚羟基脂肪酸酯类居多。
（2）合成高分子型生物降解塑料——利用化学方法合成具有类似于天然高分子结构的物质或含有容易生物降解官能团的聚合物，大多是在分子结构中引入能被微生物降解的含酯基结构的脂肪族聚酯
1.2.2生物破坏性塑料
生物破坏性塑料是对材料水平而言，主要是由天然高分子原料与通用型合成树脂通过共混或共聚方法制成。此类材料比完全生物降解塑料的物理力学性能和
加工性能要好。用于包装制品时，主要包括下列几类：
（1）淀粉基塑料
淀粉是绿色植物光合作用的最终产物,是生物合成的最丰富的可再生资源,具有品种多、价格低廉等特点,并具有挤出膨胀性能和抗静电作用,可以用作包装运输等领域。由于淀粉易受微生物侵蚀,具有优良的生物降解性能,因此,开发淀粉类可降解塑料不仅为更好地利用丰富的天然资源开辟了一条新的途径,而且还可以解决“白色污染”。
（2）纤维素基塑料
天然状态的纤维素聚合物链结构紧密，不易溶解于中性溶液，经过化学改性后可制成甲基纤维素（MC）、羧甲基纤维素（CMC）、羟丙基甲基纤维素（HPMC）和羟丙基纤维素（HPC）等。有C、CMC、HPMC、HPC的水或醇溶液制得的纤维素醚膜具有强度适宜、抗油脂性及柔韧性好、透明度高无臭无味、易降解等优良性能，具有很好的成膜特性，在果蔬等食品保鲜方面有广泛应用。
（3）蛋白质塑料
蛋白质具有较好的生物降解能力，但热性能和力学性能较差，因此，需对蛋白质进行改性。其中大豆蛋白可生物降解塑料不仅其分解产物能回归自然被微生物再利用, 而且大豆本身是每年都可以进行大量种植的再生资源。
1.3 光/生物双降解塑料
兼具光、生物双降解功能的光/生物双降解塑料是目前主要的开发方向之一。
2 可降解塑料的发展
可降解塑料作为一种治理塑料废弃物的全新技术，经过多年的研发，目前已取得显著的进展，但仍存在诸如成本高、降解不彻底、降解可控性差等的问题，因此，须从以下几个方面加强研究：
（1）应用更合理的工艺配方及操作参数，以此降低生物降解材料的市场价格。
（2）继续改进现有生物降解材料的降解时控性，使之在使用期限内达到某些力学及机械性能要求，但用后能快速、彻底降解。
（3）针对不同用途，配以不同性能的生物降解材料。例如农用薄膜对透明度、
耐水性等有要求，但一般对使用温度的要求则不高，我们可以据此找到刚刚满足要求的生物降解材料。还有药物缓释体系载体，我们也可以根据它的特征，找到恰好满足要求的生物降解材料。这样我们就能一物用一处，处处价合理。
（4）进一步开发边角料的回收利用技术，使生物降解材料的生产、加工、消费、降解真正成为一个完整的循环链。随着石油、天然气等不可再生资源价格的提高，生物降解材料合成技术的进步、生产规模经济性的改进以及人们环保意识的增强，生物降解材料必将迎来美好的明天。
目前，虽然可降解塑料的生产成本远高于普通塑料，还未被大规模应用。但其优越的性能，展示了良好的发展前景。
食品包装学课程作业
题目：可降解塑料包装
姓名：张翔宇
学号：2013506065
班级：生科13级3班
联系：[1**********]
前言：随着塑料产量的迅速增长,废弃塑料的后处理及造成的环境污染,越来越受到各国的关注。美国,欧共体和日本年产塑料垃圾分别为1300万吨、450万吨和
6.5万吨。塑料垃圾造成的环境污染已成为全球性的问题。意大利、丹麦、瑞士、瑞典及美国的一些州,已立法禁止使用那些“短期使用”的非降解塑料或苛以附加税。我国的一些城市如上海也作出规定,禁止使用非降解的一次性快餐盒,尽快消除“白色污染”。 为避免废旧塑料对环境造成的污染，目前主要有三种解决方法：填埋处理；回收利用；开发可降解塑料。由于填埋地有限，填埋处理方法难以进行；可回收利用的废旧塑料仅占塑料垃圾总量的1%，也解决不了废旧塑料带来的污染问题。从可持续发展的角度出发，研究可降解塑料已是形势所迫。2008年6月1日“限塑令”的声音渐行渐远，但“限塑令”给塑料袋生产商带来的巨大冲击是长久的，这背后的商机也貌似很可观。专家测算，“限塑令”实施以后，全国可降解塑料包装品未来的市场需求量有望达200万吨，将有400亿巨大商机因“限塑令”的实施而得以显现[1]。
1 可降解塑料的分类
可降解塑料是指在塑料中加入一些促进其降解的助剂或者采用可再生的天然物质为原料，在使用和保存期内能满足应用性能要求，而使用后，在特定条件下，在较短时间内其化学结构会发生明显变化，引起某些性质损失，或是合成时就具有降解性能的一类塑料。可降解塑料又被称为环境降解塑料，按降解机理主要分为光降解塑料、生物降解塑料和光/生物双降解塑料三大类。
1.1光降解塑料
1） 定义
只有被光照射后才发生降解的塑料称为光降解塑料。光降解的塑料制品一旦埋入土中，失去光照，降解过程则停止。光降解塑料的生产工艺简单、成本低；缺点是降解过程中受环境条件影响大。光降解塑料主要由光敏剂、光降解聚合物、光降解调节剂组成，光敏剂可以促进或引发聚合物发生反应，光降解聚合物的大分子链上含有羰基或者双键，光降解调节剂是调节光降解塑料的诱导期长短，以适应不同场合的需要。
光降解反应是指该塑料在日光灯照射下吸收紫外线后发生光引发作用，使键能减弱，长链分裂成较低分子量的碎片，聚合物的完整性受到破坏、物理性能下
降。较低分子量的碎片在空气中进一步发生氧化作用，产生自由基断链反应，降解成能被生物分解的低分子量化合物，最后被彻底氧化为CO2和H2O。整个降解
过程是光降解和自由基断链氧化的结果，这就是著名的Norrish反应。
2）应用
可用于农用地膜，农用地膜可保温、保湿、减少土壤中养分的流失和控制光照时间，防止杂草的生长和虫害的发生及保持土壤的疏松性和二氧化碳的保持率。使用光降解塑料地膜还会防止目前由于使用非降解塑料地膜而对环境和土壤造成的不良影响。光降解塑料地膜最后都是在地里降解成二氧化碳和水，不会造成污染。并可根据农作物培育和生长的需要，生产不同时控的农用光降解塑料地膜。 因此，光降解塑料以其特殊的功能作为最佳的环境塑料。
1.2生物降解塑料
生物降解塑料是指可被土壤、污水、海水中的细菌、霉菌、藻类等微生物分解，最终生成对环境无污染的物质的一类塑料。其降解机理是：微生物中的酶将高分子量聚合物分解成低分子量的分子碎片，然后这些低分子碎片再被细菌等微生物分解、消化、吸收，最终生成二氧化碳和水等物质。生物降解塑料可分为完全生物降解塑料和生物破坏性塑料（也称之为不完全生物降解塑料）两类。其中前者主要是由可食用的物质，如纤维素、蛋白质、糖类等作为原材料经过特殊工艺制成的。而后者则主要是由天然高分子原料与通用合成树脂通过共混或共聚方法制成的。目前世界上对这两种降解塑料的研究都取得了可喜的成果。
1.2.1完全生物降解塑料
完全生物降解塑料是对高分子化学结构的分子水平而言的，可分为以下几类：
（1） 微生物降解塑料——是指以微生物为碳源，通过微生物的发酵而得到的生物降解材料，以聚羟基脂肪酸酯类居多。
（2）合成高分子型生物降解塑料——利用化学方法合成具有类似于天然高分子结构的物质或含有容易生物降解官能团的聚合物，大多是在分子结构中引入能被微生物降解的含酯基结构的脂肪族聚酯
1.2.2生物破坏性塑料
生物破坏性塑料是对材料水平而言，主要是由天然高分子原料与通用型合成树脂通过共混或共聚方法制成。此类材料比完全生物降解塑料的物理力学性能和
加工性能要好。用于包装制品时，主要包括下列几类：
（1）淀粉基塑料
淀粉是绿色植物光合作用的最终产物,是生物合成的最丰富的可再生资源,具有品种多、价格低廉等特点,并具有挤出膨胀性能和抗静电作用,可以用作包装运输等领域。由于淀粉易受微生物侵蚀,具有优良的生物降解性能,因此,开发淀粉类可降解塑料不仅为更好地利用丰富的天然资源开辟了一条新的途径,而且还可以解决“白色污染”。
（2）纤维素基塑料
天然状态的纤维素聚合物链结构紧密，不易溶解于中性溶液，经过化学改性后可制成甲基纤维素（MC）、羧甲基纤维素（CMC）、羟丙基甲基纤维素（HPMC）和羟丙基纤维素（HPC）等。有C、CMC、HPMC、HPC的水或醇溶液制得的纤维素醚膜具有强度适宜、抗油脂性及柔韧性好、透明度高无臭无味、易降解等优良性能，具有很好的成膜特性，在果蔬等食品保鲜方面有广泛应用。
（3）蛋白质塑料
蛋白质具有较好的生物降解能力，但热性能和力学性能较差，因此，需对蛋白质进行改性。其中大豆蛋白可生物降解塑料不仅其分解产物能回归自然被微生物再利用, 而且大豆本身是每年都可以进行大量种植的再生资源。
1.3 光/生物双降解塑料
兼具光、生物双降解功能的光/生物双降解塑料是目前主要的开发方向之一。
2 可降解塑料的发展
可降解塑料作为一种治理塑料废弃物的全新技术，经过多年的研发，目前已取得显著的进展，但仍存在诸如成本高、降解不彻底、降解可控性差等的问题，因此，须从以下几个方面加强研究：
（1）应用更合理的工艺配方及操作参数，以此降低生物降解材料的市场价格。
（2）继续改进现有生物降解材料的降解时控性，使之在使用期限内达到某些力学及机械性能要求，但用后能快速、彻底降解。
（3）针对不同用途，配以不同性能的生物降解材料。例如农用薄膜对透明度、
耐水性等有要求，但一般对使用温度的要求则不高，我们可以据此找到刚刚满足要求的生物降解材料。还有药物缓释体系载体，我们也可以根据它的特征，找到恰好满足要求的生物降解材料。这样我们就能一物用一处，处处价合理。
（4）进一步开发边角料的回收利用技术，使生物降解材料的生产、加工、消费、降解真正成为一个完整的循环链。随着石油、天然气等不可再生资源价格的提高，生物降解材料合成技术的进步、生产规模经济性的改进以及人们环保意识的增强，生物降解材料必将迎来美好的明天。
目前，虽然可降解塑料的生产成本远高于普通塑料，还未被大规模应用。但其优越的性能，展示了良好的发展前景。