一種完全生物降解食品包裝材料的製備方法與流程
2023-12-06 06:39:16
本發明公開了一種完全生物降解食品包裝材料的製備方法，屬於包裝材料技術領域。
背景技術：
生物包裝材料又稱生物降解材料是指一類由自然界存在的微生物如細菌、黴菌（真菌）和藻類的作用而引起降解的材料，它具有可重新利用的特性，近幾年引起廣泛的關注。
生物包裝材料是一種在合適的自然環境下可以被微生物完全降解的材料。總體來說，這些生物包裝材料比日常用的塑料的價格要高很多，但是它們對環境沒有任何的破壞，並且可以更好的應用在一些領域如：購物袋、食物包裝、農業覆蓋薄膜、一次性用品等。一旦這些廢棄物被放置到陸地或者海洋環境中，它們都會被分解，或者被微生物轉變成礦物質。事實上，一些高聚物分子對微生物降解很敏感，這些微生物組織分泌酶使聚合物分解成塊狀、片狀、顆粒狀、甚至徹底分解。如果條件適合微生物組合的生長（如：礦物質營養供應充足的條件下，溫度大約在20℃-60℃之間，PH值在5-8之間），那麼將有助於微生物的降解。即使是一些很容易降解的東西如蔬菜、肉和紙，如果在沒有氧氣和水的條件下，它們在20年的時間裡基本上不能降解。所以在微生物降解高分子材料的過程中，材料的表面積、表面張力、表面形態在生物降解過程中的作用是非常重要的。理想的生物包裝材料是一種具有優良的使用性能、廢棄後可被環境微生物完全分解、最終被無機化而成為自然界中碳素循環的一個組成部分的高分子材料。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題：針對目前生物包裝材料易吸水形變、易撕裂，阻溼性能差的缺陷，本發明提供了一種完全生物降解食品包裝材料的製備方法，本發明取成熟的絲瓜製備得絲瓜瓤，乾燥後得粉末，利用超聲波浸提從絲瓜瓤粉末中提取得多糖，將多糖和氧化澱粉、聚己內酯等物質混合後加入雙螺杆擠出機中擠出造粒，將造粒得到的母粒加入吹膜機中吹膜，即可得到完全生物降解食品包裝材料。本發明製備得到的包裝材料以從絲瓜瓤中提取的多糖為原料，複合氧化澱粉和聚己內酯後，安全環保，可完全降解，降解速度快，並且製得得包裝材料拉伸強度高，具有廣泛的應用前景。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：
（1）稱取200～400g成熟的絲瓜，削去外皮後放入太陽下暴曬5～7天，暴曬後擠出瓤內絲瓜籽，去籽的絲瓜瓤按質量比1:50加入質量分數3%鹽酸中浸泡，浸泡5～7h後取出，擠出瓤中液體後用去離子水漂洗2～4次，漂洗後用剪刀剪碎，得絲瓜瓤碎塊並放入烘箱中，在60～70℃溫度下乾燥10～12h，乾燥後放入粉碎機中粉碎10～15min，得絲瓜瓤粉末；
（2）將上述絲瓜瓤粉末按質量比1:30與蒸餾水混合，在55～60℃溫度下超聲波浸提1～2h，浸提結束後冷卻至室溫，抽濾，得濾液，將濾液按體積比1:5加入質量分數95%乙醇溶液中，攪拌10～20min後靜置5～7h，靜置後離心分離得沉澱物，將沉澱物放入烘箱中，在50～60℃溫度下乾燥6～8h，得乾燥物；
（3）按重量份數計，分別選取50～60份上述乾燥物、15～20份氧化澱粉、10～15份聚己內酯、1～3份碳酸鈣、1～3份PCL-g-GMA、1～3份矽烷偶聯劑KH-560、1～3份抗氧劑1098和3～6份甘油，攪拌混合後加入雙螺杆擠出機中，在餵料段溫度為120～140℃，塑化剪切段溫度為140～150℃，機頭溫度為160～180℃，螺杆轉速為120～180r/min，切料機轉速為100～150r/min的條件下擠出造粒，得母料；
（4）將上述造粒後母料加入吹膜機中，加溫至180～200℃條件下吹膜，吹膜完成後冷卻至室溫並壓邊，將得到的材料加入制袋機，即可得到完全生物降解食品包裝材料。
本發明製備得到的完全生物降解食品包裝材料斷裂伸長率為260～380%，拉伸強度為23.8～28.6MPa，水蒸汽透過係數為1.262～2.365g.m/m2·d·Pa，放入土壤中，在微生物的作用下可在6～8個月降解80%以上，12～15個月可以100%降解。
本發明的有益效果是：
（1）本發明製備得到的包裝材料以從絲瓜瓤中提取的多糖為原料，複合氧化澱粉和聚己內酯後，安全環保，可完全降解，降解速度快；
（2）本發明製得得包裝材料拉伸強度高，具有廣泛的應用前景。
具體實施方式
稱取200～400g成熟的絲瓜，削去外皮後放入太陽下暴曬5～7天，暴曬後擠出瓤內絲瓜籽，去籽的絲瓜瓤按質量比1:50加入質量分數3%鹽酸中浸泡，浸泡5～7h後取出，擠出瓤中液體後用去離子水漂洗2～4次，漂洗後用剪刀剪碎，得絲瓜瓤碎塊並放入烘箱中，在60～70℃溫度下乾燥10～12h，乾燥後放入粉碎機中粉碎10～15min，得絲瓜瓤粉末；將上述絲瓜瓤粉末按質量比1:30與蒸餾水混合，在55～60℃溫度下超聲波浸提1～2h，浸提結束後冷卻至室溫，抽濾，得濾液，將濾液按體積比1:5加入質量分數95%乙醇溶液中，攪拌10～20min後靜置5～7h，靜置後離心分離得沉澱物，將沉澱物放入烘箱中，在50～60℃溫度下乾燥6～8h，得乾燥物；按重量份數計，分別選取50～60份上述乾燥物、15～20份氧化澱粉、10～15份聚己內酯、1～3份碳酸鈣、1～3份PCL-g-GMA、1～3份矽烷偶聯劑KH-560、1～3份抗氧劑1098和3～6份甘油，攪拌混合後加入雙螺杆擠出機中，在餵料段溫度為120～140℃，塑化剪切段溫度為140～150℃，機頭溫度為160～180℃，螺杆轉速為120～180r/min，切料機轉速為100～150r/min的條件下擠出造粒，得母料；將上述造粒後母料加入吹膜機中，加溫至180～200℃條件下吹膜，吹膜完成後冷卻至室溫並壓邊，將得到的材料加入制袋機，即可得到完全生物降解食品包裝材料。
實例1
稱取200g成熟的絲瓜，削去外皮後放入太陽下暴曬5天，暴曬後擠出瓤內絲瓜籽，去籽的絲瓜瓤按質量比1:50加入質量分數3%鹽酸中浸泡，浸泡5h後取出，擠出瓤中液體後用去離子水漂洗2次，漂洗後用剪刀剪碎，得絲瓜瓤碎塊並放入烘箱中，在60℃溫度下乾燥10h，乾燥後放入粉碎機中粉碎10min，得絲瓜瓤粉末；將上述絲瓜瓤粉末按質量比1:30與蒸餾水混合，在55℃溫度下超聲波浸提1h，浸提結束後冷卻至室溫，抽濾，得濾液，將濾液按體積比1:5加入質量分數95%乙醇溶液中，攪拌10min後靜置5h，靜置後離心分離得沉澱物，將沉澱物放入烘箱中，在50℃溫度下乾燥6h，得乾燥物；按重量份數計，分別選取50份上述乾燥物、15份氧化澱粉、10份聚己內酯、1份碳酸鈣、1份PCL-g-GMA、1份矽烷偶聯劑KH-560、1份抗氧劑1098和3份甘油，攪拌混合後加入雙螺杆擠出機中，在餵料段溫度為120℃，塑化剪切段溫度為140℃，機頭溫度為160℃，螺杆轉速為120r/min，切料機轉速為100r/min的條件下擠出造粒，得母料；將上述造粒後母料加入吹膜機中，加溫至180℃條件下吹膜，吹膜完成後冷卻至室溫並壓邊，將得到的材料加入制袋機，即可得到完全生物降解食品包裝材料。
本發明製備得到的完全生物降解食品包裝材料斷裂伸長率為260%，拉伸強度為23.8MPa，水蒸汽透過係數為1.262g.m/m2·d·Pa，放入土壤中，在微生物的作用下可在6個月降解82%，12個月可以100%降解。
實例2
稱取300g成熟的絲瓜，削去外皮後放入太陽下暴曬6天，暴曬後擠出瓤內絲瓜籽，去籽的絲瓜瓤按質量比1:50加入質量分數3%鹽酸中浸泡，浸泡6h後取出，擠出瓤中液體後用去離子水漂洗3次，漂洗後用剪刀剪碎，得絲瓜瓤碎塊並放入烘箱中，在65℃溫度下乾燥11h，乾燥後放入粉碎機中粉碎13min，得絲瓜瓤粉末；將上述絲瓜瓤粉末按質量比1:30與蒸餾水混合，在57℃溫度下超聲波浸提1.5h，浸提結束後冷卻至室溫，抽濾，得濾液，將濾液按體積比1:5加入質量分數95%乙醇溶液中，攪拌15min後靜置6h，靜置後離心分離得沉澱物，將沉澱物放入烘箱中，在55℃溫度下乾燥7h，得乾燥物；按重量份數計，分別選取55份上述乾燥物、17份氧化澱粉、13份聚己內酯、2份碳酸鈣、2份PCL-g-GMA、2份矽烷偶聯劑KH-560、2份抗氧劑1098和4份甘油，攪拌混合後加入雙螺杆擠出機中，在餵料段溫度為130℃，塑化剪切段溫度為145℃，機頭溫度為170℃，螺杆轉速為160r/min，切料機轉速為125r/min的條件下擠出造粒，得母料；將上述造粒後母料加入吹膜機中，加溫至190℃條件下吹膜，吹膜完成後冷卻至室溫並壓邊，將得到的材料加入制袋機，即可得到完全生物降解食品包裝材料。
本發明製備得到的完全生物降解食品包裝材料斷裂伸長率為300%，拉伸強度為25.7MPa，水蒸汽透過係數為1.678g.m/m2·d·Pa，放入土壤中，在微生物的作用下可在7個月降解84%，14個月可以100%降解。
實例3
稱取400g成熟的絲瓜，削去外皮後放入太陽下暴曬7天，暴曬後擠出瓤內絲瓜籽，去籽的絲瓜瓤按質量比1:50加入質量分數3%鹽酸中浸泡，浸泡7h後取出，擠出瓤中液體後用去離子水漂洗4次，漂洗後用剪刀剪碎，得絲瓜瓤碎塊並放入烘箱中，在70℃溫度下乾燥12h，乾燥後放入粉碎機中粉碎15min，得絲瓜瓤粉末；將上述絲瓜瓤粉末按質量比1:30與蒸餾水混合，在60℃溫度下超聲波浸提2h，浸提結束後冷卻至室溫，抽濾，得濾液，將濾液按體積比1:5加入質量分數95%乙醇溶液中，攪拌20min後靜置7h，靜置後離心分離得沉澱物，將沉澱物放入烘箱中，在60℃溫度下乾燥8h，得乾燥物；按重量份數計，分別選取60份上述乾燥物、20份氧化澱粉、15份聚己內酯、3份碳酸鈣、3份PCL-g-GMA、3份矽烷偶聯劑KH-560、3份抗氧劑1098和6份甘油，攪拌混合後加入雙螺杆擠出機中，在餵料段溫度為140℃，塑化剪切段溫度為150℃，機頭溫度為180℃，螺杆轉速為180r/min，切料機轉速為150r/min的條件下擠出造粒，得母料；將上述造粒後母料加入吹膜機中，加溫至200℃條件下吹膜，吹膜完成後冷卻至室溫並壓邊，將得到的材料加入制袋機，即可得到完全生物降解食品包裝材料。
本發明製備得到的完全生物降解食品包裝材料斷裂伸長率為380%，拉伸強度為28.6MPa，水蒸汽透過係數為2.365g.m/m2·d·Pa，放入土壤中，在微生物的作用下可在8個月降解85%，15個月可以100%降解。