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Production of Biopolymers from Sugar Beet Pulp

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Academic year: 2021

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Texte intégral

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1Department of Industrial Biological Chemistry, Gembloux Agricultural University, Passage des Déportés, 2, B-5030, Gembloux, Belgium

2 Center of Innovation and Research in Materials and Polymers (CIRMAP), Laboratory of Polymeric and Composite Materials, University of Mons-Hainaut, Place du Parc, 20, B-7000, Mons, Belgium

Meyer Laurence

1

; Michel Paquot

1

; Loïc Bech

2

; Philippe Dubois

2

Upgrading of the sugar beet pulp, a important by-product of the sugar industry.

Extraction of different pectic fractions

Incorporation of the pectic fraction into biopolymer films

Study of their thermo-mechanical properties

Sugar Beet

Pulp Cossettes

1°) Acidic extraction (pH 1.25; 80°C; 2 hours) 2°)Filtration, ultrafiltration; 3° Ethanol precipitation 1°) Alkaline extraction (pH 12; 25°C; 2 hours) 2°)Filtration, ultrafiltration;

3° Ethanol precipitation

Granulometric curves for the different

pectin types:

Pectin 1

1°) Pectinase hydrolyse (2 g/ g of pectin; 1 hour) 2°) Ethanol precipitation

Pectin 2

1°) pH 11 by a constant addition of NaOH until 2,4 mL per g of pectin 2°) Ethanol precipitation

High MW 470 kDa

High DE 50%

Low MW 50 kDa

High DE 50 %

Pectin 3

High MW 470 kDa

Low DE 5 %

Pectin 4

Low MW 100 kDa

Low DE 1,5 %

MW= Molecular weight; DE= Degree of esterification

Mixing 5, 10, 15 or 20 % of commercial pectin Fluka®

with PLA (6 minutes) or PBAT (10 minutes) in a

Brabender type mixer:

 Thermal

deterioration

problems



Addition

of

Ultranox (antioxidant) and TNPP (healing agent)

Stability problems addition of a compatibilizing

agent

Use of the best formulations obtained previously



PLA/pectin/ Sorbitol 50/25/25 formulations.

Pectin 1 Pectin2 Pectin 3 Pectin 4 Particle size (µm) P e r c e n ta g e

Polydispersity of paticle size

sieving of pectins before their use

Acknowledgements: This work was supported by the Walloon Region

agent

Two compatibilizing agents tested: glycerol and

D-sorbitol:

Glycerol:

Sorbitol:

Despite decrease of the yield strain

and yield stress

values,

good

yield

strain

for

PLA

with

50/50

pectin/sorbitol

 best mixing

Best results with pectin 4 (low DM and low

MW)

Small size and lack of esterified groups



interactions between pectin chains plastified by

PLA and Sorbitol



better cohesion.

Polyester Pectin/glycerol/water(%/%/%) Young modulus(Mpa) Yield stress (Mpa) Yield strain(%) PBAT 0/0/0 93 ±3 MPa 29 ±2 MPa 774 ±31 % PBAT 25/25/0 87 ± 3 MPa 6 ± 1 MPa 261 ± 36 % PBAT 16/24/0 63 ± 5 MPa 9 ± 1 MPa 387 ± 62 % PBAT 20/25/5 61 ±4 MPa 6 ± 1 MPa 292 ± 33 %

Decrease of the yield strain and the yield stress values



very fragile material

Polyester Pectin/sorbitol/water(%/%/%) Young modulus(Mpa) Yield stress (Mpa) Yield strain(%) PBAT 0/0/0 93 ±3 MPa 29 ±2 MPa 774 ±31 % PBAT 25/25/0 271 ± 11 MPa 6 ± 1 MPa 227 ± 10 % PBAT 30/30/0 314 ± 19 MPa 8 ± 1 MPa 7 ± 1 % PBAT 35/35/0 389 ± 19 MPa 8 ± 1 MPa 6 ± 1 % PBAT 40/40/0 486 ± 25 MPa 10 ± 1 MPa 6 ± 1 % PLA 0/0/0 2152 ±3MPa 52 ±5 MPa 5,4 ± 0,7 % PLA 25/25/0 1555± 66 MPa 23 ± 1 MPa 2,4 ± 0,1 % PLA 30/30/0 1104± 123 MPa 14 ± 3 MPa 2,1± 0,3 % PLA 35/35/0 902 ± 58 MPa 11 ± 1 MPa 2,0 ± 0,2 % PLA 40/40/0 754 ± 165 MPa 9 ± 1 MPa 2,3 ± 0,3 %

Pectin Young modulus (Mpa)

Yield stress (Mpa)

Yield strain (%) PLA/sorbitol 2152 ± 3 MPa 52 ± 5 MPa 5,4 ± 0,7 %

Pectin 1 1245 ±66 MPa - -Pectin 2 1733 ± 103 MPa - -Pectin 3 2001 ± 159 MPa - -Pectin 4 2175 ±7 MPa 24 ± 5 MPa 2,2 ± 1 %

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