Original title: Izolace ligninu z hroznových semen a jeho aplikace jako plniva pro polyhydroxyalkanoáty (PHA)
Translated title: Isolation of lignin from grape seeds and its application as filler for polyhydroxyalkanoates (PHA)
Authors: Vostrejš, Pavel ; Vítová, Eva (referee) ; Kovalčík, Adriána (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2020
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract: [cze] [eng]
Tato diplomová práce se zabývá přípravou polymerních filmů z polyhydroxyalkanoátů (PHA) a jejich modifikací přídavkem ligninu jako aktivního aditiva. Motivací bylo vytvořit materiál s potenciálním využitím jako aktivní obal potravin. Polymerní filmy byly připraveny z čistého krystalického poly(3-hydroxybutyrátu) (P3HB) nebo ze směsi krystalického P3HB a amorfního polyhydroxyalkanoátu (P3HB/PHA). Aplikovaný lignin byl izolován z hroznových semínek, které jsou odpadním produktem ve vinařském průmyslu. Izolovaný lignin byl dále upraven acetylací za účelem zlepšení jeho rozpustnosti v chloroformu. Lignin byl charakterizován stanovením prvkového složení, minerálních látek a infračervenou spektroskopií (FTIR). Dále byla metodou FTIR potvrzena úspěšná acetylace ligninu. Lignin byl přidán jako aktivní aditivum v koncentraci, 1, 5 a 10 % do P3HB a P3HB/PHA filmů připravených rozpouštěním v chloroformu. Byly testovány termální a mechanické vlastnosti polymerních filmů s ligninem a bez ligninu. U P3HB filmů nebylo zaznamenáno zlepšení mechanických vlastností přidáním ligninu. Avšak u směsného polymeru P3HB/PHA došlo u filmů s ligninem k výraznému zlepšení Youngova modulu a pevnosti v tahu. Naopak aplikace acetylovaného ligninu se pro zlepšení mechanických vlastností neosvědčila. Termální vlastnosti byly hodnoceny pomocí metod diferenční skenovací kalorimetrie a termogravimetrie. Bylo zjištěno, že lignin zvýšil tepelnou stabilitu PHA filmů a byl potvrzen jeho účinek jako nukleačního činidla. Funkci aktivního obalu zajišťoval lignin svými antioxidačními vlastnostmi, které byly prokázány ABTS testem. Dále byly ověřeny bariérové vlastnosti. Připravený materiál vykazoval v porovnání s běžně používanými polymery velmi dobré hodnoty. This diploma thesis deals with 1) the preparation of biodegradable polymer films based on polyhydroxyalkanoates (PHA) and 2) their modification by lignin as an active additive. The motivation for this work was to prepare active packaging material for food packaging. Polymer films were prepared by blending of neat crystalline poly(3hydroxybutyrate) (P3HB) and amorphous polyhydroxyalkanoate (PHA). The lignin was isolated from grape seeds derived from grape pomace. The solubility of lignin in chloroform was improved by acetylation. The properties of the isolated lignin were determined by elemental analysis, ash content, and infrared spectroscopy (FTIR). Lignin was used as an active additive for the modification of polymeric films prepared by solution casting of P3HB or P3HB blended with amorphous polyhydroxyalkanoate. The effect of different concentrations of lignin in the range of 1 to 10 % was tested. The lignin type and concentration had a different influence on the final thermal and mechanical behaviour of polymeric films. Lignin increased the values of the Young modulus and tensile strength of the prepared films. Differential scanning calorimetry data confirmed that lignin positively modified crystallization kinetics of P3HB. Thermogravimetry was used to analyse the thermal stability of PHA films. Lignin markedly increased the thermal stability of PHA films. However, acetylated lignin harms the mechanical properties of films. Moreover, this work showed that lignin isolated from grape seeds and added into PHA films proved its high antioxidant capacity. PHA films with lignin displayed much better gas barrier properties compared with PHA films without lignin. The prepared bioactive PHA films fulfil the requirements for sustainable food packaging with high antioxidant capacity and excellent gas barrier properties.
Keywords: active food packaging; fillers; lignin; poly(3-hydroxybutyrate); Polyhydroxyalkanoates; polymers blending; aktivní potravinové obaly; lignin; mísení polymerů; plniva; poly(3-hydroxybutyrát); Polyhydroxyalkanoáty

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/190584

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-562556


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses