一種高性能可生物降解食品包裝膜的製備方法與流程

2023-05-01 14:29:11 2

本發明涉及一種食品包裝膜的製備領域，具體的涉及一種高性能可生物降解食品包裝膜的製備方法。

背景技術：
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包裝業的發展為經濟建設做出了貢獻，但產品包裝一方面消耗大量資源，另一方面包裝殘留物卻是一個不容忽視的汙染源，帶來了嚴重的環境問題，絕大多數人認為包裝帶來的環境汙染僅次於水質汙染、海洋湖泊汙染和空氣汙染，處於第四位。據估計，全世界每年拋棄的垃圾數量接近100億噸，包裝廢棄物就佔了大約1/3，從體積上講則佔了1/2，這些廢棄物不但消耗了資源，而且佔用了極大的空間並且耗費大量處理成本，同時不少包裝物的材料是不可降解材料，會長期存留環境中，造成環境汙染，嚴重影響生態平衡。包裝與環保作為一個社會熱點正擺在人們面前，已成為各國急需解決的嚴重問題。因此，綠色包裝是人類生存發展的共同需要，發展綠色包裝是21世紀的必然選擇。

綠色包裝是指無害的、少汙染的，符合環境要求的各類包裝物品，包括環境和資源再生兩方面的含義。可持續發展戰略中的綠色包裝要求產品包裝的設計、製造、使用和處理均應符合低消耗、減量、少汙染等生態環境保護的要求。在食品中採用綠色包裝技術，可以促進國民經濟發展，同時也為解決食品汙染提供了一條切實可行的途徑。因而，食品包裝應高度重視環保和生態平衡問題。綠色包裝的特點是無汙染、能回收或再生、易分解。綠色包裝的發展趨勢為可降解綠色包裝材料和可食性包裝材料。

目前國內外開發的可食性包裝資源廣泛，研究開發前景十人樂觀。其研究開發的主要領域在多糖類可食性包裝膜、蛋白質類可食性包裝膜、微生物共聚聚酯可食性包裝以及多糖、蛋白質、脂肪酸複合型可食性包裝膜等方面。以植物多糖或動物多糖為基質的可食性包裝主要有澱粉膜、改性纖維素膜、動植物膠膜、殼聚糖膜等。但是目前所研究的包裝膜具有熱穩定性不好、力學性能差的缺點。

技術實現要素：
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本發明的目的是提供一種高性能可生物降解食品包裝膜的製備方法，該方法製得的食品包裝膜生物降解性好，熱穩定性能優異，力學性能佳。

為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：

一種高性能可生物降解食品包裝膜的製備方法，包括以下步驟：

(1)將膠原蛋白溶於去離子水中，然後加入交聯劑，保持溶液溫度為2-10℃，攪拌混合20-30h，得到改性膠原蛋白溶液；

(2)將改性膠原蛋白溶液升溫至60-70℃，依次加入海藻酸鈉、羧甲基纖維素、改性澱粉、甘油，然後攪拌保溫30-60min，得到糊狀混合液；

(3)採用功率為140-600W的微波，分2-4次對步驟(2)製得的糊狀混合液進行輻照，溫度變化區間為30-60℃，每次升溫至固定值後保溫10-30min；

(4)將微波處理後的糊狀混合液置於脫泡機中除去氣泡，然後倒入模具中成型，在溫度80-120℃下乾燥，10-20小時，揭膜得到高性能可生物降解食品包裝膜。

作為上述技術方案的優選，所述交聯劑、膠原蛋白、去離子水、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、改性澱粉、甘油的質量比為(0.05-1)：2：(50-80)：(2-3)：(0.5-1.5)：(1-2)。

作為上述技術方案的優選，所述交聯劑為金屬鹽交聯劑和多酚類交聯劑的一種。

作為上述技術方案的優選，所述金屬鹽交聯劑為硫酸鉻、鹼式硫酸鉻、硫酸鋁、硫酸鈦和硫酸鋯中的一種。

作為上述技術方案的優選，所述多酚類交聯劑為橡椀單寧、楊梅單寧、荊樹皮單寧和落葉松單寧中的一種。

作為上述技術方案的優選，所述改性澱粉為環狀糊精、麥芽糊精、直鏈澱粉、甲基丙烯酸2-異氰酸酯改性澱粉、羥丙基二澱粉磷酸酯中的一種或多種混合。

本發明具有以下有益效果：

本發明選擇功率為140-600W的微波進行微波處理，微波功率小於140W時，微波反應器不能提供穩定的微波功率輸出，微波功率高於600W時，由於加熱過快而導致反應體系溫度超過設定溫度的現象，會對材料造成不可逆的損傷；

本發明採用適當的微波處理，可以有效提高材料的熱穩定性，而且還可以使得極性材料在在高頻變換的電磁場中產生瞬時偶極，導致極性增加，促進了交聯反應的發生，並增加了交聯反應的效果；

本發明製得的包裝膜力學性能優異，生物降解性能好，且製備方法簡單，工藝條件溫和，成本低。

具體實施方式：

為了更好的理解本發明，下面通過實施例對本發明進一步說明，實施例只用於解釋本發明，不會對本發明構成任何的限定。

實施例1

一種高性能可生物降解食品包裝膜的製備方法，包括以下步驟：

(1)將膠原蛋白溶於去離子水中，然後加入硫酸鉻，保持溶液溫度為2℃，攪拌混合20h，得到改性膠原蛋白溶液；

(2)將改性膠原蛋白溶液升溫至60-70℃，依次加入海藻酸鈉、羧甲基纖維素、環狀糊精、甘油，然後攪拌保溫30min，得到糊狀混合液；

(3)採用功率為140-600W的微波，首先將溫度升溫至30℃，保溫10min，然後繼續升溫至45℃，保溫10min，繼續升溫至60℃，保溫10min；

(4)將微波處理後的糊狀混合液置於脫泡機中除去氣泡，然後倒入模具中成型，在溫度80℃下乾燥，10小時，揭膜得到高性能可生物降解食品包裝膜，其中硫酸鉻、膠原蛋白、去離子水、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、環狀糊精、甘油的質量比為0.05：2：50：2：0.5：1。

實施例2

一種高性能可生物降解食品包裝膜的製備方法，包括以下步驟：

(1)將膠原蛋白溶於去離子水中，然後加入硫酸鋁，保持溶液溫度為10℃，攪拌混合30h，得到改性膠原蛋白溶液；

(2)將改性膠原蛋白溶液升溫至60-70℃，依次加入海藻酸鈉、羧甲基纖維素、麥芽糊精、甘油，然後攪拌保溫60min，得到糊狀混合液；

(3)採用功率為140-600W的微波，首先將溫度升溫至30℃，保溫30min，然後繼續升溫至45℃，保溫30min，繼續升溫至60℃，保溫30min；

(4)將微波處理後的糊狀混合液置於脫泡機中除去氣泡，然後倒入模具中成型，在溫度120℃下乾燥，20小時，揭膜得到高性能可生物降解食品包裝膜，其中硫酸鋁、膠原蛋白、去離子水、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、麥芽糊精、甘油的質量比為1：2：80：3：1.5：2。

實施例3

一種高性能可生物降解食品包裝膜的製備方法，包括以下步驟：

(1)將膠原蛋白溶於去離子水中，然後加入硫酸鈦，保持溶液溫度為4℃，攪拌混合22h，得到改性膠原蛋白溶液；

(2)將改性膠原蛋白溶液升溫至60-70℃，依次加入海藻酸鈉、羧甲基纖維素、直鏈澱粉、甘油，然後攪拌保溫40min，得到糊狀混合液；

(3)採用功率為140-600W的微波，首先將溫度升溫至40℃，保溫15min，然後繼續升溫至60℃，保溫15min；

(4)將微波處理後的糊狀混合液置於脫泡機中除去氣泡，然後倒入模具中成型，在溫度90℃下乾燥，12小時，揭膜得到高性能可生物降解食品包裝膜，其中硫酸鈦、膠原蛋白、去離子水、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、直鏈澱粉、甘油的質量比為0.06：2：60：2.2：0.7：1.2。

實施例4

一種高性能可生物降解食品包裝膜的製備方法，包括以下步驟：

(1)將膠原蛋白溶於去離子水中，然後加入硫酸鋯，保持溶液溫度為6℃，攪拌混合24h，得到改性膠原蛋白溶液；

(2)將改性膠原蛋白溶液升溫至60-70℃，依次加入海藻酸鈉、羧甲基纖維素、甲基丙烯酸2-異氰酸酯改性澱粉、甘油，然後攪拌保溫45min，得到糊狀混合液；

(3)採用功率為140-600W的微波，首先將溫度升溫至45℃，保溫20min，然後繼續升溫至60℃，保溫20min；

(4)將微波處理後的糊狀混合液置於脫泡機中除去氣泡，然後倒入模具中成型，在溫度100℃下乾燥，14小時，揭膜得到高性能可生物降解食品包裝膜，其中硫酸鋯、膠原蛋白、去離子水、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、甲基丙烯酸2-異氰酸酯改性澱粉、甘油的質量比為0.07：2：70：2.4：0.9：1.4。

實施例5

一種高性能可生物降解食品包裝膜的製備方法，包括以下步驟：

(1)將膠原蛋白溶於去離子水中，然後加入橡椀單寧，保持溶液溫度為8℃，攪拌混合26h，得到改性膠原蛋白溶液；

(2)將改性膠原蛋白溶液升溫至60-70℃，依次加入海藻酸鈉、羧甲基纖維素、羥丙基二澱粉磷酸酯、甘油，然後攪拌保溫50min，得到糊狀混合液；

(3)採用功率為140-600W的微波，首先將溫度升溫至30℃，保溫20min，然後繼續升溫至45℃，保溫20min，繼續升溫至60℃，保溫20min；

(4)將微波處理後的糊狀混合液置於脫泡機中除去氣泡，然後倒入模具中成型，在溫度110℃下乾燥，16小時，揭膜得到高性能可生物降解食品包裝膜，其中橡椀單寧、膠原蛋白、去離子水、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、羥丙基二澱粉磷酸酯、甘油的質量比為0.08：2：75：2.6：1.1：1.6。

實施例6

一種高性能可生物降解食品包裝膜的製備方法，包括以下步驟：

(1)將膠原蛋白溶於去離子水中，然後加入荊樹皮單寧，保持溶液溫度為9℃，攪拌混合28h，得到改性膠原蛋白溶液；

(2)將改性膠原蛋白溶液升溫至60-70℃，依次加入海藻酸鈉、羧甲基纖維素、羥丙基二澱粉磷酸酯、甘油，然後攪拌保溫55min，得到糊狀混合液；

(3)採用功率為140-600W的微波，首先將溫度升溫至30℃，保溫25min，然後繼續升溫至45℃，保溫25min，繼續升溫至60℃，保溫25min；

(4)將微波處理後的糊狀混合液置於脫泡機中除去氣泡，然後倒入模具中成型，在溫度115℃下乾燥，18小時，揭膜得到高性能可生物降解食品包裝膜，其中荊樹皮單寧、膠原蛋白、去離子水、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、羥丙基二澱粉磷酸酯、甘油的質量比為0.5：2：65：2.8：1.3：1.9。