PL Energochłonność ekstruzji pszennych spienionych materiałów opakowaniowych

Journal : Agricultural Engineering
Article : Specific mechanical energy consumption of extrusion-cooking of wheat foamed packaging materials

Authors :
Blicharz-Kania, A.
Department of Biological Fundamentals of Food and Feed Technology, University of Life Sciences in Lublin, ul. Głęboka 28, 20-612 Lublin, agata.kania@up.lublin.pl,
Andrejko, D.
Department of Biological Fundamentals of Food and Feed Technology, University of Life Sciences in Lublin, ul. Głęboka 28, 20-612 Lublin,
Ślaska-Grzywna, B.
Department of Biological Fundamentals of Food and Feed Technology, University of Life Sciences in Lublin, ul. Głęboka 28, 20-612 Lublin,
Starek, A.
Department of Biological Fundamentals of Food and Feed Technology, University of Life Sciences in Lublin, ul. Głęboka 28, 20-612 Lublin,
Szejgiec, P.
Department of Biological Fundamentals of Food and Feed Technology, University of Life Sciences in Lublin, ul. Głęboka 28, 20-612 Lublin,
Krzaczek, P.
Department of Power Industry and Vehicles, University of Life Sciences in Lublin,
Błaszkiewicz, Z.
Institute of Biosystems Engineering, Poznań University of Life Sciences, ul. Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznań, zbigniewblaszkiewicz@up.poznan.pl,
Sztukowski, P.
Institute of Biosystems Engineering, Poznań University of Life Sciences, ul. Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznań,
Combrzyński, M.
Department of Food Process Engineering, University of Life Sciences in Lublin, ul. Doświadczalna 44, 20-280 Lublin, maciej.combrzynski@up.lublin.pl,
Wójtowicz, A.
Department of Food Process Engineering, University of Life Sciences in Lublin, ul. Doświadczalna 44, 20-280 Lublin,
Klimek, M.
Department of Food Process Engineering, University of Life Sciences in Lublin, ul. Doświadczalna 44, 20-280 Lublin,
Mościcki, L.
Department of Food Process Engineering, University of Life Sciences in Lublin, ul. Doświadczalna 44, 20-280 Lublin,
Oniszczuk, T.
Department of Food Process Engineering, University of Life Sciences in Lublin, ul. Doświadczalna 44, 20-280 Lublin,
Juśko, S.
Department of Food Process Engineering, University of Life Sciences in Lublin, ul. Doświadczalna 44, 20-280 Lublin,
Abstract : Extrusion-cooking technique, known from food processing, may be used in production of environmentally friendly foamed materials based on starch. The objective of the paper was to determine the specific mechanical energy consumption of the extrusion-cooking process of foamed materials made of wheat starch at a varied level of moisture of raw materials mixtures and varied participation of foaming components. Functional additives which support the foaming process were applied: PDE foaming agent and polyvinyl alcohol. Specific mechanical energy consumption (SME) was determined according to the moisture content of raw materials and additives used. Energy consumption of the extrusion-cooking process of foamed materials with addition of the foaming agent PDE was increasing along with the increase of moisture and decreased at higher participation of the additive. In case of mixtures with an addition of polyvinyl alcohol the values of SME were getting higher along with the increase of the additive content and moisture of raw materials mixture. The research proved possibility of obtaining starch foamed packaging materials, which may function as a filler in transport packages, at the high efficiency of the process and low energy consumption.

Technika ekstruzji, znana z przetwórstwa spożywczego, może być stosowana w produkcji przyjaznych dla środowiska materiałów spienionych opartych na skrobi. Celem pracy było określenie energochłonności procesu ekstruzji materiałów spienionych, wytworzonych ze skrobi pszennej przy różnej wilgotności mieszanek surowcowych i różnym udziale komponentów spieniających. Stosowano dodatki funkcjonalne wspomagające proces spieniania: środek spieniający PDE oraz alkohol poliwinylowy. Energochłonność wyznaczano, wykorzystując wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania energii mechanicznej (SME). Energochłonność procesu ekstruzji materiałów spienionych z dodatkiem środka spieniającego PDE zwiększała się wraz ze wzrostem wilgotności i obniżała przy większym udziale dodatku. W przypadku mieszanek z dodatkiem alkoholu poliwinylowego wartości SME były wyższe wraz ze wzrostem zawartości dodatku i wilgotności mieszanki surowcowej. Badania wykazały możliwość uzyskania skrobiowych spienionych materiałów opakowaniowych, które mogą pełnić rolę wypełniacza w opakowaniach transportowych, przy wysokiej wydajności procesu oraz niewielkiej energochłonności.

Keywords : materiał spieniony, skrobia pszenna, ekstruzja, energochłonność, wydajność, foamed material, wheat starch, extrusion-cooking technique, specific mechanical energy consumption, efficiency,
Publishing house : Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
Publication date : 2015
Number : Vol. 19, No. 1
Page : 25 – 34

Bibliography
: Bhatnagar, S.; Milford, A. H. (1996). Starch-Based Plastic Foams From Various Starch Sources. Cereal Chemistry, 5(73), 601-604.
Borowy, T.; Kubiak, M. S. (2008). Opakowania biodegradowalne alternatywą dla opakowań z tworzyw sztucznych. Gospodarka Mięsna, 5, 18-20.
Janssen, L.P.B.M.; Mościcki, L. (red.) (2009). Thermoplastic Starch. Weinheim, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA., ISBN: 9783527628223.
Mitrus, M. (2005). Changes of specific mechanical energy during extrusion cooking of thermoplastic starch. TEKA Commission of Motorization and Energetics in Agriculture, 5, 152-157.
Mitrus, M.; Combrzyński M. (2013). Energy consumption during corn starch extrusion-cooking. TEKA Commission of Motorization and Energetics in Agriculture, 2, 63-66.
Mościcki, L. (2008). Opakowania biodegradowalne. Przegląd Zbożowo-Młynarski, 1, 28-29.
Mościcki, L. Janssen, L. P. B. M.; Mitrus, M. (2006). Przetwórstwo skrobi termoplastycznej na cele opakowaniowe. Inżynieria Rolnicza, 6(81), 65-72.
Mościcki, L.; Mitrus, M. (2004). Biodegradowalne biopolimery: materiały opakowaniowe. Inżynieria Rolnicza, 5(60), 215-221.
Mościcki, L.; Mitrus, M.; Wójtowicz, A. (2007). Technika ekstruzji w przemyśle rolno – spożywczym. Warszawa, PWRiL, ISBN: 9788309010272.
Oniszczuk, T.; Janssen, L. P. B. M.; Mościcki, L. (2006). Wpływ dodatku włókien naturalnych na wybrane właściwości mechaniczne wyprasek biopolimerowych. Inżynieria Rolnicza, 6(81), 101-107.
Oniszczuk, T.; Wójtowicz, A.; Mitrus, M.; Mościcki, L.; Combrzyński, M.; Rejak, A.; Gładyszewska, B. (2012). Biodegradation of TPS mouldings enriched with natural fillers. TEKA Commission of Motorization and Energetics in Agriculture, 1,175-180.
Pushpadass, H. A.; Suresh, Babu, S. G.; Weber, R. W.; Milford, A. H. (2008). Extrusion of Starchbased Loose-fill Packaging Foams: Effects of Temperature, Moisture and Talc on Physical Properties. Packaging Technology and Science, 21, 171-183.
Rejak, A.; Mościcki, L. (2006). Biodegradable foil extruded from thermoplastic starch. TEKA Commision of Motorization and Power Industry in Agriculture, 6, 123-130.
Roper, H.; Koch, H. (1990). The role of starch in biodegradable thermoplastic materials. Starch, 4, 42, 123-140.
Ruiz-Ruiz, J.; Martínez-Ayala, A.; Drago, S.; González, R.; Betancur-Ancona, D.; Chel-Guerrero, L. (2008). Extrusion of a hard-to-cook bean (Phaselous vulgaris L.) and quality protein maize (Zea mays L.) flour blend. Food Science and Technology, 41,1799-1807.
Ryu, G. H.; Ng, P.L. (2001). Effect of selected process parameters on expansion and mechanical properties of wheat flour and whole cornmeal extrudates. Starch, 3-4, 53, 147-154.
Sivertsen, K. (2007). Polymer foams. 3.063 Polymer Physics,1-17.
Su, Ch.W. (2007). Effects of eggshell powder addition on the extrusion behaviour of rice. Journal of Food Engineering, 79 607-612.
Zhang, J. F.; Xiuzhi, S. (2007). Biodegradable Foams of Poly(lactic acid)/Starch. I. Extrusion Condition and Cellular Size Distribution. Journal of Applied Polymer Science, DOI 10.1002/app, 857-862.
Żakowska, H. (2003). Mechanizm biodegradacji. Opakowania biodegradowalne, Warszawa Wyd. Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy opakowań, 17-20.
Żakowska, H. (2005). Biodegradacja. Recykling odpadów opakowaniowych, Warszawa, Wyd. Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Opakowań, 53-54.
DOI :
Qute : Blicharz-Kania, A. ,Andrejko, D. ,Ślaska-Grzywna, B. ,Starek, A. ,Szejgiec, P. ,Krzaczek, P. ,Błaszkiewicz, Z. ,Sztukowski, P. ,Combrzyński, M. ,Wójtowicz, A. ,Klimek, M. ,Mościcki, L. ,Oniszczuk, T. ,Juśko, S. ,Juśko, S. , Specific mechanical energy consumption of extrusion-cooking of wheat foamed packaging materials. Agricultural Engineering Vol. 19, No. 1/2015
facebook