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1139科技小分队丨付永前▪环保材料小分队助力企业开发可降解食品包装材料

作者:科技处    新闻来源:科技处    点击数:   更新时间:2023-06-06

编者按:今年5月,习近平总书记给中国农业大学科技小院的同学们回信,高度肯定了“科技小院”人才培养模式。在山海水城的16877太阳集团,也有这样的“科技小院”——1139科技小分队。自成立以来,1139科技小分队已增加至104支队伍,他们自带干粮,长期驻扎企业,精准提供服务,帮助企业解决技术难题,服务地方经济社会成效丰硕,获得企业满满好评。为此,学校在校园网、官微开辟“1139科技小分队”专栏,集中展现优秀小分队风采。今日,推出的是“付永前▪环保材料小分队”。


中国是世界包装制造和消费大国,尤其是食品塑料包装产业,每年我国对塑料包装材料的消耗量就近千万吨,占到亚太地区的60%以上。近年来,尤其是疫情常态化以来,人们的消费结构发生变化,我国对塑料食品包装产品的需求,也急剧增加。由此产生的塑料废弃物也非常庞大,造成了严重的环境污染;更为严重的是,不可降解的微塑料正通过食物链进入人体内,影响人类健康。绿色发展是国际大趋势,可持续发展日益成为全球共识。基于此,2020年7月,国家发展改革委联合生态环境局等9部委发布《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》,这表明我国政府在治理塑料污染方面的决心,我国正加大力度禁止污染性的传统塑料产品,并鼓励生态环保的生物可降解材料的使用。农林废弃生物质资源来源于自然,同时又可回归自然,是理想的塑料替代材料。

付永前▪环保材料小分队由付永前教授(博士)领衔,主要成员包括博士4人,本科生5人。小分队自2020年成立以来,主要致力于以非粮生物质资源为原料,开展新性能全生物降解材料的生物合成、单体生物制造、高分子聚合、聚合物改性等研究,协助企业开发生物降解环保新材料、新产品。

近年来,小分队结对浙江金晟环保股份有限公司,致力于植物纤维的绿色制备与产品开发、可降解高分子聚合物单体的生物制造、生物降解高分子材料的改性工艺优化、生物全降解制品的开发与应用、生物降解医用材料的开发与产品应用,研究成果推动了植物纤维材料在食品包装行业的应用,引领了包装行业的技术革新,提升了产业竞争力,带动了食品包装产业的健康发展,产生了良好的经济和社会效益。

浙江金晟环保股份有限公司是一家以可生物降解材料生产技术为核心,集研发、设计、生产、销售为一体的国家高新技术企业和上市企业,拥有省级企业技术中心和省级高新技术企业研究开发中心,拥有国家专利30余项,承担了国家创新基金、国家星火计划、浙江省重点研发计划项目等20余项省部级及以上课题,2018年被国家工信部列入第三批绿色制造名单,2021年被评为“中国餐饮食品包装企业10强”。

据了解,付永前▪环保材料小分队长期深入企业一线,与企业研发工程师针对生物可降解食品包装材料开发、包装制品创新、生产工艺链智能制造等方面,围绕核心技术难题,积极开展基础与应用研究,在此期间,与企业联合申请并授权50余件中国专利,承担多项省部级及以上重大科研项目,提升了企业核心竞争力,解决了企业生产成本高、科技含量低的问题,帮助企业获批省级企业技术中心和省级高新技术企业研究开发中心等省级平台。


提升原料安全质量,降低产品生产成本

植物纤维多来源于廉价劣质的可再生生物质资源,原料由于种植和保存过程中,存在农药残留、重金属超标等问题,导致最终的产品质量容易出现问题,另外植物纤维材料在加工过程中,由于传统的生产工艺,导致生产成本较高,尤其产生后续废水处理等问题。小分队经过多年的研究,自主开发了蒸汽软本色植物纤维材料高效绿色制备技术及多组分高值化炼制工艺,解决了传统植物纤维提取工艺环境污染大的技术难题,提升了原材料的附加值,并开发了植物纤维材料风险物质的快检技术,确保了食品包装材料生产的安全性。


提升产品的性能,开发多功能食品包装产品

植物纤维由于自身材料的限制,产品在防水防油等方面存在致命缺陷,限制了其适用范围,小分队围绕不同生物可降解材料特性,研究植物纤维、功能助剂之间的复合作用,通过调控/构建功能材料制备共混体系,赋予纤维环保材料独特的抗菌、抗水、抗油等性能。通过引入功能助剂(纳米纤维素、PLA (聚乳酸)、壳聚糖、酶解木质素)提升纤维素餐具产品机械性能、耐水性能和抗菌性能,从内容上丰富了企业的包装产品。


联合开发智能制造设备,提升产品生产生产效率

传统的产品基本采用多人工、高能耗的生产方式,极大地增加了生产成本。小分队与企业生产管理部门积极沟通,尝试优化产品生产工艺路线,并提出改进方案。经过多年的调试,企业自主开发了热量补偿”循环再利用的新型高效热压快速成型技术及生产设备成套技术,解决了植物纤维食品包装制品生产过程中能耗高、稳定性差、成品率低等问题,在提升生产效率的同时,进一步降低了生产成本。

小分队研究成果在企业落地并为企业带来了很好的经济效益。近3年来,小分队研发的“全生物降解植物纤维包装材料和制品关键技术研究及成套生产线开发”项目在企业投产后,为企业新增销售收入14.5亿元,新增利润1.25亿元。项目还获得了2021年度浙江省科学技术成果奖三等奖、2022年度中国轻工业联合会科学技术进步奖二等奖等多个国家级、省级奖项。

2021年度浙江省科学技术成果奖三等奖(全生物降解植物纤维食品包装材料和制品关键技术开发与应用)

2022年度中国轻工业联合会科学技术进步奖二等奖(全生物降解植物纤维包装材料和制品关键技术研究及成套生产线的开发应用)


此外,在疫情期间,小分队帮助台州企业复工复产提出合理化建议,并针对企业存在的关键难题有针对性的开展技术研发,在企业技术和产品升级提供了有力帮助,受到省市与国家级媒体的广泛报道。

《人民日报》海外版报道小分队成员在当地餐具生产企业车间进行研究,助力民营企业破解技术难题。

《学习强国》报道小分队成员助力企业复工复产

“1139科技小分队服务地方发展专项行动”获评台州市“三为”专题实践活动最佳案例


文:付永前/图:付永前/审核:金燕仙/责任编辑:金柔雅