一種生物基抑菌保鮮材料及其製備方法
2023-05-24 06:21:16 1
專利名稱：一種生物基抑菌保鮮材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及高分子材料領域，特別涉及一種生物基抑菌保鮮材料及其製備方法。
背景技術：
目前市場上用於食品保鮮的產品主要為保鮮膜，隨著人們對食物保鮮的要求越來越高，一些採用抑菌、抗菌材料製作的保鮮產品也逐漸出現在人們的視野中。例如為了進一步提高食品保鮮膜對食品的抑菌保鮮作用，人們通過在食品保鮮膜材料中添加一些化學抗菌成分來使食品保鮮膜獲得抑菌的效果。國內外在此方面有不少報導。專利號ZL 03101545. X的中國專利公開了一種抗菌薄膜及其製造方法，包含熱塑性樹脂材料、IOOppm 20重量％分散於所述熱塑性樹脂材料中的抗菌劑、以及任選的其他添加劑，其中，抗菌劑選自Ag化合物、Cu化合物、Zn化合物和稀土元素化合物的至少一種。申請號為200810045473. 8的中國專利申請公開了一種果蔬納米抗菌保鮮膜，由重量百分比60 % 80 %的聚乙烯、10 % 20 %的乙烯-醋酸乙烯共聚物、2 % 5 %的納米抗菌母粒、2% 7%的防結露母粒和2% 5%的可降解母粒聚乙烯，其中納米抗菌母粒中的抗菌成分是納米銀和納米二氧化鈦的混合物。申請號為200810153856. 7的中國專利申請公開了一種食品納米保鮮膜，包括100重量份的低密度聚乙烯樹脂、10 30重量份的線性聚乙烯樹脂、10 25重量份的乙烯-醋酸乙烯樹脂、0. 5 5重量份的抗氧化劑、1 10重量份的20%防霧劑母粒、1 10重量份的20%抗菌母粒、1 5重量份的25%碳酸鈣母粒和1 5重量份的納米氧化鋅。申請號為200910273052. 5的中國專利申請公開了一種保溼性、抗菌性保鮮膜及其製備方法，重量百分比為70% 90%聚乙烯或偏二氯乙烯、10% 30%殼聚糖、佔聚乙烯或偏二氯乙烯和殼聚糖總量的0. 5% 5%的銅化合物以及佔聚乙烯或偏二氯乙烯和殼聚糖總量的0. 0.5%的表面改性劑，其中，銅化合物為銅的氧化物、銅鹽類化合物或銅鋅混合物。申請號為200910306633. 4的中國專利申請公開了一種高透明物理抗菌聚烯烴果蔬貯運保鮮膜，包括極性PVC樹脂、主增塑劑、輔助增塑劑、液體熱穩定劑、物理殺菌劑、抗菌劑、固體熱穩定劑、潤滑劑、開口劑及染料，其中物理抗菌劑為納米銀、納米二氧化鈦、沸石、銀沸石中的一種或多種，抗菌劑為三氧化二鋁、活性炭、分子篩中的一種或多種。申請號為201010142812. 1的中國專利申請公開了一種特效抗菌PE(聚乙烯)保鮮膜，包括聚乙烯、玻璃載體銀離子抗菌劑，或者進一步含有增粘劑、防霧劑、食用油中的一種或者一種以上。申請號為02117095. 9的中國專利申請公開了一種抗菌塑料製備方法，採用聚乙烯、聚丙烯、聚酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚樹脂、尼龍作為載體，利用二氧化鈦光催化劑和其它助劑作為抗菌成分。上述的這些專利或專利申請中所用抗菌成分主要包括納米銀、納米二氧化鈦、銀化合物、銅化合物、鋅化合物等納米金屬或金屬化合物，其主要通過與細菌細胞膜蛋白質結合，導致細菌蛋白質變性從而達到抑制細菌生長的目的。其中，銀及其化合物具有最好的抑菌效果，但其價格較昂貴，從而導致生產成本較高，沒有較好的經濟效益，無法實現大規模的工業化生產、推廣和應用，另外，納米金屬或金屬化合物基本上都為重金屬，人們長期接觸重金屬化合物也增加了不利健康的潛在風險。
發明內容
本發明提供了一種生物基抑菌保鮮材料，易於注射、擠出、吹膜加工，採用該材料製備的食品保鮮膜、容器具有綠色安全、抑菌保鮮性好的特點同時具有一定的生物降解性。本發明還提供了一種生物基抑菌保鮮材料的製備方法，其製備方法簡單，可控性好，生產成本低，易於工業化生產，具有很好的經濟效益。一種生物基抑菌保鮮材料，由以下重量百分比的原料組成聚烯烴65% 80%;相容劑10% 15% ；生物基抑菌成分 5% 20%;抗氧劑0.1% 0.5%;加工助劑0.2% 1.0%。在本發明中生物基抑菌成分與聚烯烴、相容劑、抗氧劑和加工助劑組合在一起，使材料具有了一定的抑菌、保鮮性，同時綠色安全，並具有一定的生物降解性。為了取得更好的發明效果，對本發明進行優選所述的聚烯烴為聚乙烯或聚丙烯，進一步優選線性低密度聚乙烯或共聚聚丙烯。所述的線性低密度聚乙烯的熔體流動指數範圍為15g/10min 20g/10min，所述的共聚聚丙烯的熔體流動指數範圍為5g/10min 10g/10min(以上熔體流動指數測試條件為190°C /2. 16KG)。採用以上熔體流動指數的聚烯烴能保證材料具有更加良好的流動性，有利於後續加工。所述的相容劑選用乙烯-醋酸乙烯樹脂，且乙烯-醋酸乙烯樹脂分子中醋酸乙烯的摩爾百分含量大於25% ；由於極性分子的存在它能很好的結合生物基粉體和聚烯烴基體，提高抗菌粉體的分散性和整體材料的力學性能。所述的生物基抑菌成分選用孜然粉、小茴香粉、八角粉中的一種、兩種或三種。所述的生物基抑菌成分的目數最好大於等於1000目，較高的材料目數有利於增加有效比表面積，提高材料的抑菌效果。所述的生物基抑菌成分為達到目數大於等於1000目，可採用現有的乾燥粉碎方法製得，一般包括步驟將生物基抑菌成分原料如孜然、小茴香、八角果實中的一種、兩種或三種(根據實際需要選用的原料而定)乾燥至水分重量百分含量低於2%，然後加入密封粉碎機中，在18°C 冷卻水循環下粉碎，粉碎後粉末經過鼓風機揚起並通過目數大於等於1000目的篩網過濾，沉積待用，得到目數大於等於1000目的生物基抑菌成分。現代研究表明，孜然、小茴香和八角三種生物果實中包含的抑菌成分有反式小茴香腦、對烯丙基小茴香醚、愛草腦、小茴香酮、檸檬烯、枯茗醛、枯茗酸等，對許多食源性致病菌如金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌、單核細胞增生李斯特氏菌、大腸桿菌、傷寒沙門氏菌、嗜鹽副溶血性弧菌、痢疾志賀氏菌以及腐敗性真菌如黑麴黴、假絲酵母等具有高效廣譜的殺滅抑制效果，是天然綠色的抑菌物質。本發明研究將具有抑菌性的生物基抑菌成分引入材料，設計了合理的配方和製備工藝，有效地發揮了其抑菌性能。所述的抗氧劑選用抗氧劑1010、抗氧劑168中的一種或兩種。抗氧劑能保證聚烯烴材料加工過程中不會交聯或分解、變色。所述的加工助劑選用乙撐雙硬脂醯胺(EBQ、硬脂酸鈣中的一種或兩種。加工助劑主要起潤滑作用，能降低加工過程的摩擦力，降低能耗，同時提高生物基抑菌成分粉體的分散性。所述的生物基抑菌保鮮材料的製備方法，包括以下步驟將聚烯烴、相容劑、抗氧劑以及加工助劑加入到高速攪拌機中混合均勻後從主餵料料鬥加入雙螺杆擠出機中，將生物基抑菌成分從側位料料鬥加入雙螺杆擠出機中，經雙螺杆擠出機擠出後經過水冷、切粒和乾燥，得到生物基抑菌保鮮膜材料。所述的高速攪拌機選用本領域常用的高速攪拌機，一般可選用如轉速為3000RPM(轉/分鐘)或者轉速為6000RPM的高速攪拌機，一般混合的時間為0. 5min 1. 5min。所述的雙螺杆擠出機從進料段到機頭的第一溫度段至第八溫度段的溫度設定範圍分別為 125 °C 195°C、i:35°C 195°C、1!35°C 195°C、1!35°C 195°C、125°C 195 °C、120°C 185°C、115°C 185°C、115°C 185°C，模頭的溫度範圍為 145°C 195°C。所得生物抑菌保鮮材料可經過吹膜、注射、擠出等現有成型方法製備保鮮膜或各種容器、製件。以注射成型為例，可將該材料在80士5°C的烘箱中乾燥池 4h，然後再通過注射機加工成製件，注射機各區溫度範圍130°C 200°C，注射壓力30ΜΙ^ 80MPa，注射速度30% 80%。與現有技術相比，本發明具有如下優點本發明生物基抑菌保鮮材料，利用該生物基抑菌保鮮材料製備的食品保鮮容器或膜具有綠色安全、抑菌保鮮效果好、氣味芳香的優點，並且具有一定的生物降解能力，尤其適合肉類食品的保鮮，符合低碳、可持續的社會發展理念。本發明生物基抑菌保鮮材料的製備方法，操作簡單，可控性好，生產成本低，易於工業化生產，具有很好的經濟效益。
具體實施例方式實施例11)生物基抑菌成分原料的預處理將孜然果實(生物基抑菌成分原料)乾燥至水分重量百分含量為1%，加入高速(轉速6000RPM)粉碎機中，在23°C循環冷卻水下高速粉碎0.證，粉碎後粉末經過鼓風機揚起並通過1000目篩網過濾、沉積待用，得到目數為1000目的孜然粉(生物基抑菌成分)。2)生物基抑菌保鮮材料的製備生物基抑菌保鮮材料的原料的重量百分比組成為80%線性低密度聚乙烯(大慶石化牌號7042，190 0C /2. 16KG條件下測試其熔體流動指數15g/10min)、13. 8%乙烯-醋酸乙烯樹脂(TPI公司牌號EVA1055，乙烯-醋酸乙烯樹脂分子中醋酸乙烯的摩爾百分含量為30% )、0· 2%抗氧劑1010(雅寶公司)、0· 5% EBS(市售)、0· 5%硬脂酸鈣(市售)和5%步驟1)得到的孜然粉。將原料線性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯樹脂、抗氧劑1010、EBS和硬脂酸鈣加入高速攪拌機中高速(轉速3000RPM)混合Imin後從主餵料料鬥加入雙螺杆擠出機中，將步驟1)得到的孜然粉從側位料料鬥加入雙螺杆擠出機中，雙螺杆擠出機從進料段到機頭的第一溫度段至第八溫度段的溫度設定為130 0C、140 0C、140 °C、140 °C、130 °C、125 °C、120°C、120°C，模頭的溫度為150°C，經雙螺杆擠出機擠出後經過室溫水冷、切粒(粒子直徑2mm 4mm，長度4mm 8mm)，然後乾燥，密封包裝，得到生物基抑菌保鮮材料。實施例21)生物基抑菌成分原料的預處理將八角果實、小茴香果實(生物基抑菌成分原料)分別乾燥至水分重量百分含量為1%，按重量比1 1的配比加入高速(轉速6000RPM)粉碎機中，在23°C循環冷卻水下高速粉碎0.證，粉碎後粉末經過鼓風機揚起並通過1000目篩網過濾、沉積待用，得到目數為1000目的八角粉和小茴香粉混合粉(生物基抑菌成分)。2)生物基抑菌保鮮材料的製備生物基抑菌保鮮材料的重量百分比組成為69%共聚聚丙烯(上海石化牌號M2600R, 1900C /2. 16KG條件下測試其熔體流動指數5g/10min)、10 %乙烯-醋酸乙烯樹脂(TPI公司牌號EVA1055，乙烯-醋酸乙烯樹脂分子中醋酸乙烯的摩爾百分含量為30% )、0. 2%抗氧劑1010 (雅寶公司)、0· 4% EBS (市售)、0· 4%硬脂酸鈣(市售)和20%步驟1)得到的八角粉和小茴香粉混合粉。將共聚聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯樹脂、抗氧劑1010、EBS和硬脂酸鈣加入高速攪拌機中高速(轉速3000RPM)混合Imin後從主餵料料鬥加入雙螺杆擠出機中，將步驟1)得到的八角粉和小茴香粉混合粉從側位料料鬥加入雙螺杆擠出機中，雙螺杆擠出機從進料段到機頭的第一溫度段至第八溫度段的溫度設定為190°C、190 °C、190 °C、190 °C、180 °C、175°C、170°C、170°C，模頭的溫度為195°C，經雙螺杆擠出機擠出後經過室溫水冷、切粒(粒子直徑2mm 4mm，長度4mm 8mm)，然後乾燥，密封包裝，得到生物基抑菌保鮮材料。實施例31)生物基抑菌成分原料的預處理將孜然果實、八角果實、小茴香果實(生物基抑菌成分原料)分別乾燥至水分重量百分含量為1%，按重量比1 1 1的配比加入高速粉碎機中，在23°c循環冷卻水下高速粉碎0.證，粉碎後粉末經過鼓風機揚起並通過1000目篩網過濾、沉積待用，得到目數為1000目的孜然、八角和小茴香混合粉(生物基抑菌成分)。2)生物基抑菌保膜材料的製備生物基抑菌保鮮膜材料的重量百分比組成為65%共聚聚丙烯(上海石化牌號M2600R, 1900C /2. 16KG條件下測試其熔體流動指數5g/10min)、15 %乙烯-醋酸乙烯樹脂(TPI公司牌號EVA1055，乙烯-醋酸乙烯樹脂分子中醋酸乙烯的摩爾百分含量為30% )、0. 2%抗氧劑1010(雅寶公司)、0· 2%抗氧劑168(雅寶公司)、0. 5% EBS(市售)、0· 5%硬脂酸鈣(市售)和18. 6%步驟1)得到的孜然、八角和小茴香混合粉。將共聚聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯樹脂、抗氧劑1010、EBS和硬脂酸鈣加入高速攪拌機中高速(轉速3000RPM)混合Imin後從主餵料料鬥加入雙螺杆擠出機中，將步驟1)得到的孜然、八角和小茴香混合粉從側位料料鬥加入雙螺杆擠出機中，雙螺杆擠出機從進料段到機頭的第一溫度段至第八溫度段的溫度設定為195 °C、195 °C、195 °C、190 °C、185 °C、180°C、180°C、175°C，模頭的溫度為195°C，經雙螺杆擠出機擠出後經過室溫水冷、切粒(粒子直徑2mm 4mm，長度4mm 8mm)，然後乾燥，密封包裝，得到生物基抑菌保鮮材料。將實施例1、2、3所得生物基抑菌保鮮材料通過注射機成型加工為厚度為1mm、尺寸為150mmX IOOmmX 60mm保鮮盒，並對以下幾種食物進行存放試驗(溫度20°C )，結果如表1所示表 1
實施例保鮮時間(天)鮮牛肉熟牛肉白豆腐151522520336203對比例391注對比材料為純PP樹脂。將實施例1、2、3所得生物基抑菌保鮮材料通過注射機成型加工為厚度為1mm、尺寸為150mmX IOOmmX60mm保鮮盒，按照GB/T2591-2003標準對保鮮盒進行了大腸桿菌、金色葡萄球菌抑菌試驗，結果見表2 表 2
實施例抑菌率％176. 5280. 4382. 權利要求
1.一種生物基抑菌保鮮材料，由以下重量百分比的原料組成聚烯烴相容劑65% 80% ； 10% 15% ；生物基抑菌成分菌成分 5% 20%;抗氧劑加工助劑0. 0. 5% ；0. 2% 1. 0%。
2.如權利要求1所述的生物基抑菌保鮮材料，其特徵在於所述的聚烯烴為聚乙烯或聚丙烯。
3.如權利要求2所述的生物基抑菌保鮮材料，其特徵在於所述的聚烯烴為線性低密度聚乙烯，且熔體流動指數範圍為15g/10min 20g/10min ；或者，所述的聚烯烴為共聚聚丙烯，且熔體流動指數範圍為5g/10min lOg/lOmin。
4.如權利要求1所述的生物基抑菌保鮮材料，其特徵在於所述的相容劑為乙烯_醋酸乙烯樹脂，且乙烯_醋酸乙烯樹脂分子中醋酸乙烯的摩爾百分含量大於25%。
5.如權利要求1所述的生物基抑菌保鮮材料，其特徵在於所述的生物基抑菌成分為孜然粉、小茴香粉、八角粉中的一種、兩種或三種。
6.如權利要求5所述的生物基抑菌保鮮材料，其特徵在於所述的孜然粉、小茴香粉、 八角粉的目數均大於等於1000目。
7.如權利要求1所述的生物基抑菌保鮮材料，其特徵在於所述的抗氧劑為抗氧劑 1010、抗氧劑168中的一種或兩種。
8.如權利要求1所述的生物基抑菌保鮮材料，其特徵在於所述的加工助劑為乙撐雙硬脂醯胺、硬脂酸鈣中的一種或兩種。
9.如權利要求1 8任一項所述的生物基抑菌保鮮材料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟將聚烯烴、相容劑、抗氧劑以及加工助劑混合均勻後從主餵料料鬥加入雙螺杆擠出機中，將生物基抑菌成分從側位料料鬥加入雙螺杆擠出機中，經雙螺杆擠出機擠出後經過水冷、切粒和乾燥，得到生物基抑菌保鮮材料。
10.如權利要求9所述的生物基抑菌保鮮材料的製備方法，其特徵在於所述的雙螺杆擠出機從進料段到機頭的第一溫度段至第八溫度段的溫度設定範圍分別為125°C 195 "C、135 "C 195 "C、135 "C 195 "C、135 "C 195 "C、125 "C 195 "C、120 "C 185 "C、 115°C 185°C、115°C 185°C，模頭的溫度範圍為145°C 195°C。
全文摘要
本發明公開了一種生物基抑菌保鮮材料，由重量百分比65％～80％的聚烯烴、10％～15％的相容劑、5％～20％的生物基抑菌成分、0.1％～0.5％的抗氧劑和0.2％～1.0％的加工助劑組成，易於注射、擠出、吹塑加工，採用生物基抑菌保鮮材料製備的食品保鮮膜和保險容器具有綠色安全、抑菌保鮮效果好、氣味芳香的優點，並且具有一定的生物降解能力，尤其適合肉類食品的保鮮存放，符合低碳、可持續的社會發展理念。本發明還公開了一種生物基抑菌保鮮材料的製備方法，其製備方法簡單，可控性好，生產成本低，易於工業化生產，具有很好的經濟效益。
文檔編號C08L23/08GK102382349SQ201110256438
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者周淑芬, 田際波, 陳佰全, 黃志傑 申請人:上海俊爾新材料有限公司, 浙江俊爾新材料有限公司