秸秆、甘蔗渣怎么造植物纤维餐具?制造工艺、行业标准全解读!

TK生物基材料报道,据不完全统计,我国每年大概使用100 亿只消费快餐用具,并且大体上以 25% 的速度持续向上增长 。
一次性塑料发泡餐具最早于1986年开始在中国铁路上使用,由于废弃的塑料垃圾给铁路沿线生态以及景观造成了严重破坏。
铁道部于1991年开始研究治理铁路沿线“白色污染”的对策,自1995年5月起全面禁止在铁路站车使用PS发泡餐具,代之以可降解餐具
可降解餐具主要分为三类:可降解塑料餐具、植物纤维餐具与纸质餐具。
本文着重对植物纤维餐具进行介绍,包含植物纤维餐具发泡工艺与相关行业标准解读。
可降解餐具
01
可降解塑料餐具
早在1993年,美国Warner Lambert公司就推出了一种真正的完全生物可降解材料名为Noven, 它是以玉米或马铃薯淀粉为主要成分, 加入少量的其它生物可降解材料组分, 经螺杆挤出机加工而成。
而在我国可降解塑料餐具的发展过程中,我国曾大力发展淀粉+塑料的光、氧降解路线。但随着微塑料等问题的出现,人们逐步意识到,单纯添加生物基、光敏剂,与传统塑料配混,并不能降解塑料污染问题,甚至会造成更加严重的微塑料污染。
自欧盟正式禁止光氧降解后,我国也有了相应动向,2月9日,国管局联合住建部,发改委发布公告,首次明确:含PP、PE等非生物降解高分子材料为不可降解塑料
目前,市场上有可降解塑料餐具生厂商,采用聚丁二酸丁二酯PBS、聚羟基脂肪酸酯PHA等全生物降解塑料为主要原料,生产可降解塑料餐具。20年降解制品厂的行业洞见,安徽恒鑫:《PLA改性在餐饮具领域的技术分享》
另外,也有企业使用聚乳酸PLA与天然高分子化合物(淀粉、竹粉)进行互相搭配,既降低了整体的生产成本,也提高了产品的生物降解性能。
02
植物纤维餐具
植物纤维餐具是将农作物的秸杆、稻草、稻麦壳、芦苇等一年生草本植物纤维或甘蔗渣、木屑等废弃物经粉碎成粉末后与符合食品卫生标准的粘合剂、耐水剂、填充料等助剂在一定的工艺下压制而成,又被称为最为环保的材料。

对于主要植物纤维的原料,各地往往根据自己的情况自由选择。实践证明, 芦苇、甘蔗渣、竹材等较稻草桔杆作为主材料做出的餐具强度高、脆性小,具有良好的应用前景。
如美国东北大学祝红丽课题组将短的甘蔗渣纤维与长的竹纤维进行混纺,通过冷压成型和热压干燥工艺制备出了一次性餐具,在二氧化碳减排、成本等各个方面均优于传统PS塑料餐具。
1.植物纤维餐具发泡工艺简介:
植物纤维制品的发泡工艺主要有两种使用化学发泡剂及不使用化学发泡剂。目前使用的发泡剂主要有碳酸氢馁、碳酸氢钠尿素、氧化双苯磺酚脐、偶氮二甲酞胺、甲苯磺酚脐等,其中有些发泡剂对环境有不利的影响,选用不当, 在生产过程中以及使用后的处理过程中会对环境造成一定的影响。
不使用化学发泡剂的发泡工艺,系通过水蒸气的作用发泡,这种方法制作植物纤维发泡制品不污染环境,是最佳的发泡方法,但制作的设备和费用较使用化学发泡剂发泡的高,对发泡工艺的控制也更难。
上述工艺的制作方法主要可分为两种:一步成型法与两步成型法。
一步成型法采用整体浇筑发泡成型,直接制作制品。
二步成型法将植物纤维粉末与淀粉按一定比例混合,制成直径统一的粒子。混合后的纸浆粒子送入挤压机制成圆柱颗粒,在挤压过程中,原料受水蒸气作用发泡,形成颗粒型发泡纸浆。
再用发泡纸浆颗粒作原料,将发泡纸浆颗粒送入专用的金属模具中,在金属模具中进行加压加热,根据需要生产制作精度和壁厚与金属模相应的、不同形状的包装制品材料。
国外工业发达国家均采用不添加化学发泡剂的工艺,通过水蒸气的作用发泡,形成颗粒型发泡纸浆的制作工艺。

而国内目前对植物纤维制品发泡主要是通过化学发泡剂的作用发泡,形成颗粒型发泡纸桨的制作工艺。
除可降解塑料餐具、植物纤维餐具外,纸质餐具也是餐饮业中重要的一环。传统纸质餐具多采用PE等塑料淋膜技术,制作纸杯、纸碗等纸制品,而随着环保理念的进步,聚乳酸PLA淋膜技术、纤维素淋膜技术也开始陆续出现。
总的来说,植物纤维餐具与其他材料的餐具相比,充分利用了秸秆、芦苇、甘蔗渣等天然生物质材料,实现了废物利用,减少了原料消耗,更有助于整体生产成本的降低,具有更大的发展前景。
03
标准解读
2020年11月9日,国家市场监督管理总局(国家标准化管理委员会)批准发布《一次性可降解餐饮具通用技术要求(GB/T 18006.3-2020)》将部分代替18006.1-2009。公众号后台回复“可降解餐具”可领取标准文件。
对比之下两项标准发生了如下变化:
标准名称

GB/T 18006.1-2009

《塑料一次性餐饮具通用技术要求》

GB/T 18006.3-2020

《一次性可降解餐饮具通用技术要求》

新增术语

GB/T 18006.1-2009

(新增)

GB/T 18006.3-2020

3.1

降解

degradation

可降解

degradation
全生物降解

biodegradation

生物降解

biodegradation

生物分解

biodegradation
在自然界如土壤、沙土、水等条件下,或者是在特定条件如堆肥化或厌氧消化条件下或水性培养液中,可最终被分解为成分较简单的化合物及所含元素的矿化无机盐、生物死体的一种性质。
注︰简单的化合物,如二氧化碳(CO2)或/和甲烷(CH4)、水(H20 )等。

一次性餐饮具

GB/T 18006.1-2009

3.1 一次性餐饮具
disposable tableware
预期用餐或类似用途的器具,包括一次性使用的餐盒﹑盘、碟、刀、叉、勺、筷子、碗、杯、罐、壶、吸管等,也包括有外托的一次性内衬餐具,但不包括无预期用餐目的或类似用途的食品包装物如生鲜食品托盘、酸奶杯、果冻杯等。

GB/T 18006.3-2020

3.2 一次性餐饮具
disposable tableware

预期用餐或类似用途的器具,包括一次性使用的餐盒、盘、碟、刀、叉、勺、筷子、碗、杯、桶、罐、壶、盖等,也包括有外托的一次性内衬餐具,也包括用餐目的或类似用途的食品包装物。但不包括无预期用餐目的或类似用途的食品包装物如生鲜食品托盘、酸奶杯、果冻杯等,也不包括仅用于食品保鲜、展示、贮存、封装目的的食品包装物如饼干衬托、蛋糕盒等。

—次性可降解餐饮具

GB/T 18006.1-2009

3.2 塑料一次性餐饮具

plastic disposable tableware
树脂或其他热塑性材料通过热塑成型加工得到的一次性餐饮具。

GB/T 18006.3-2020

3.3 —次性可降解餐饮具
degradable disposable tableware

在自然界如土壤、沙土、水等条件下,或者是在特定条件如堆肥化或厌氧消化条件下或水性培养液中,可被最终完全降解变成二氧化碳(CO2)或/和甲烷(CH4)、水(H2O)及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的一次性餐饮具。
注:可降解定义见3.1

分类

GB/T 18006.1-2009

4 分类

塑料一次性餐饮具按照其材质可以分为通用塑料一次性餐饮具、植物纤维模塑一次性餐饮具、淀粉基塑料一次性餐饮具、其他覆塑一次性餐饮具。
一次性餐饮具按照其使用时的耐温程度,可以分为耐温和不耐温一次性餐饮具。

一次性餐饮具按照降解性能可以分为非降解一次性餐饮具和可降解一次性餐饮具。

一次性餐饮具还可以分为可微波炉用和非微波炉用一次性餐饮具。

GB/T 18006.3-2020

4 分类

本标准规定的一次性可降解餐饮具按照其使用时的耐热程度,可以分为耐热和不耐热一次性可降解餐饮具。

技术要求

GB/T 18006.1-2009

5.1 原料
原料如树脂等应为食品级

5.2 添加剂
添加剂和用量应符合GB9685的规定。

5.3 感官
5.3.1 异嗅
不得有异嗅。

GB/T 18006.3-2020

(删去)

耐热水

GB/T 18006.1-2009

(新增)

GB/T 18006.3-2020

对本身不耐热材质制作的一次性可降解餐饮具包括发泡与非发泡餐饮具,其应明确标识耐热最高温度,试验时的耐热水试验按照标识温度进行,如没标识则统一按耐热一次性可降解餐饮具进行试验。

漏水性

GB/T 18006.1-2009

对盛装液体功能的盒、碗、杯等一次性餐饮具,试验后不应漏水。

GB/T 18006.3-2020

对盛装液体功能的盒、碗、杯等一次性可降解餐饮具,试验后不应漏水。试验两个样品,均不得有渗漏。

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参考材料:
[1]李及珠,谢太和,蔡奕辉.可降解植物纤维增强淀粉塑料发泡餐具的研制[J].塑料工业,2002(05):45-46.
[2]李宛勍,石岩涛.我国一次性餐具研究综述[J].合作经济与科技,2017(05):122-123.
[3]陈晓仪,丁保华,袁帅,左嘉雯,吴建华,左祥莉.可降解餐具的国内外研究进展[J].现代食品,2021(07):13-15+32.
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