CN101967245B - 具有吸附乙烯功能的水果保鲜绿色包装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了具有吸附乙烯功能的水果保鲜绿色包装材料及其制备方法，属于包装材料领域。所述材料包括100-90质量份数聚乙烯或聚丙烯树脂和0.5-10质量份数粒度为5～100微米、硅铝比为5～100的硅酸铝分子筛。制备方法包括首先制备硅酸铝分子筛，然后将硅酸铝分子筛与聚乙烯或聚丙烯树脂熔融共混后吹制成薄膜即可。本发明的包装材料乙烯吸附速率达到0.25～0.43ml/day·m2，氧气透过率1300～4600ml/day·m2；可以使香蕉的货架期延长25～125％，失重减少50％以上。

Description

具有吸附乙烯功能的水果保鲜绿色包装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水果保鲜绿色包装材料，尤其涉及具有吸附乙烯功能的水果保鲜绿色包装材料及其制备方法，属于包装材料领域。
背景技术
随着经济的发展，生活水平的提高，人们的饮食生活已由过去的单一化温饱型过渡到现在的多样化营养型。水果的需求量越来越大，而且对其鲜度的要求也越来越高。由于新鲜水果采摘后仍继续呼吸，而呼吸同时伴随新陈代谢、水分蒸发及乙烯生成，促使果蔬进一步成熟；这种储存环境还使细菌很容易滋生，并迅速繁殖，导致水果腐烂。乙烯气体是植物生长的荷尔蒙。虽然乙烯可以促进植物生长和果实成熟，但是它却是造成水果和蔬菜易腐的主要原因。乙烯诱导水果和蔬菜的衰老，减少其保质期，使其视觉和感官品质大为降低。
目前消除乙烯的方法有加入高锰酸钾类氧化剂药包、加入分子筛或活性碳吸附剂等手段。高锰酸钾等乙烯吸收剂可以避免乙烯在包装袋中积累，但高锰酸钾很容易溶解环境中的水分而造成水果被染色，而且高锰酸钾是一种化学药品，不得接触食品。国内也有报道将分子筛或活性碳作为乙烯吸附剂，夹在瓦楞纸箱或纸浆模塑包装箱中，会影响到瓦楞纸箱的强度，乙烯吸附效率也较低。
发明内容
本发明的目的是合成一种具有一定Si/Al比的分子筛，并将其与聚乙烯或聚丙烯树脂熔融共混，然后流延或吹膜制备成可以吸附乙烯气体的水果保鲜包装材料，该保鲜薄膜具有较高的乙烯吸附能力，可以明显延长水果的货架期。
将具有一定硅铝比的分子筛熔融共混到聚乙烯或聚丙烯薄膜中，使薄膜具备乙烯吸附功能，这种功能包装材料具有新颖性。
本发明的具有吸附乙烯功能的水果保鲜绿色包装材料，其特征在于，包括以下组分：100-90质量份数聚乙烯或聚丙烯树脂和0.5-10质量份数硅酸铝分子筛，硅酸铝分子筛粒度为5～100微米，硅铝比为5～100。
上述具有吸附乙烯功能的水果保鲜绿色包装材料的制备方法为常规的制备方法，包括以下步骤：
1、分子筛的制备
分子筛的制备方法与通用的分子筛产品没有区别，关键在于控制合适的硅铝比参数。
在室温下，将拟薄水铝石加到水中，搅拌混合均匀；然后加入模板剂(一般通用的都可以，二乙胺、三乙胺等)和硅溶胶，直至形成凝胶；将凝胶装入不锈钢高压釜中，密闭加热至200～250℃，在自身压力下进行恒温晶化48小时；晶化完全后，用去离子水洗涤并干燥；最后于500～700℃焙烧4～6小时以完全除去模板剂，粉碎到5～100微米的粒经，即得到分子筛原粉，分子筛中的Si/Al(摩尔比)为5-100。
2薄膜的制备
将100～90份的聚乙烯或聚丙烯树脂与0.5～10份分子筛均匀混合之后，在双螺杆挤出机上熔融共混，然后吹制成薄膜。
分切制袋：
将上面吹制的LDPE薄膜分切，热封成一面开口的300*300mm的保鲜袋
保鲜袋的力学性能和乙烯吸附性能的测试：
一般情况下，由于分子筛的粒径较大，因此会造成薄膜力学性能下降，给储运造成不利影响，因此需要对保鲜薄膜的力学性能进行测试。
为了满足自动包装生产的需要，一般要求保鲜薄膜的摩擦系数较低，因此我们把摩擦系数也作为保鲜薄膜的一个评价指标。
在一个封装好的该发明制备的一个保鲜袋中，充满空气，然后用注射器打入1ml的乙烯气体，测定保鲜包装袋内乙烯气体浓度降低的数值，即表示所述包装袋吸附乙烯气体的能力(也包括薄膜透过乙烯气体的能力)，本发明制备的改性聚乙烯或聚丙烯薄膜具有吸附乙烯的功能，吸附速率达到0.25～0.43ml/day·m2乙烯。制备的改性聚乙烯或聚丙烯薄膜具有的氧气透过率1300～4600ml/day·m2。
保鲜袋对香蕉保鲜效果测试：
与其它水果相比，香蕉在存放过程中，会释放出较高浓度的乙烯气体，且一旦成熟，货架期很短，所以我们选择香蕉作为评价薄膜保鲜效果的研究对象。
将成熟度一致、无机械损伤、且经过催熟处理的梳蕉，用刀在果柄处分割开，形成一个个单独的焦果，以便测试。焦果的果柄长度2～3厘米，刀口要平整，避免刀伤蕉果。以10只焦果为一组，放入一个保鲜袋内，测定水果的硬度，失重率。可以使香蕉的货架期延长25～125％，失重减少50％以上。
具体实施方式
下述实施例的制备方法的步骤如下：在室温下，将拟薄水铝石加到水中，搅拌混合均匀；然后加入模板剂(一般通用的都可以，二乙胺、三乙胺等)和硅溶胶，直至形成凝胶；将凝胶装入不锈钢高压釜中，密闭加热至200～250℃，在自身压力下进行恒温晶化48小时；晶化完全后，用去离子水洗涤并干燥；最后于500～700℃焙烧4～6小时以完全除去模板剂，粉碎到5～100微米的粒经，即得到分子筛原粉，所制作的分子筛中的Si/Al(摩尔比)比分别为5-100。将100～90份的聚乙烯或聚丙烯树脂树脂与0.5～10份分子筛均匀混合之后，在双螺杆挤出机上熔融共混，然后吹制成薄膜。将上面吹制的薄膜分切，热封成一面开口的300*300mm的保鲜袋。
实施例1
取Si/Al比为40的分子筛5份与95份LDPE(低密度聚乙烯)树脂熔融共混后制备成薄膜，测定薄膜的力学性能。然后分切热封成300*300mm的保鲜袋6个。每个塑料袋内盛放焦果10只，一天后取出其中一个保鲜袋内的10只香蕉评价保鲜性能的测试；第二天时取出另外一个保鲜袋内的10只香蕉分析保鲜效果；每天取出一袋香蕉测试，一直到第六天为止。
实施例2
取Si/Al比为5的分子筛2份与98份LDPE树脂熔融共混后制备成薄膜，测定薄膜的力学性能。然后分切热封成300*300mm的保鲜袋6个。每个塑料袋内盛放焦果10只，保鲜效果的测试同实施例1。
实施例3
取Si/Al比为10的分子筛10份与90份LDPE树脂熔融共混后制备成薄膜，测定薄膜的力学性能。然后分切热封成300*300mm的保鲜袋6个。每个塑料袋内盛放焦果10只，保鲜效果的测试同实施例1。
实施例4
取Si/Al比为80的分子筛7份与93份LDPE树脂熔融共混后制备成薄膜，测定薄膜的力学性能。然后分切热封成300*300mm的保鲜袋6个。每个塑料袋内盛放焦果10只，保鲜效果的测试同实施例1。
实施例5
取Si/Al比为10的分子筛5份与95份LDPE树脂熔融共混后制备成薄膜，测定薄膜的力学性能。然后分切热封成300*300mm的保鲜袋6个。每个塑料袋内盛放焦果10只，保鲜效果的测试同实施例1。
对比例1
取不加分子筛的纯LDPE树脂制备成薄膜，然后分切热封成300*300mm的保鲜袋6个。香蕉的选择与实施例1同一批次，且成熟度一致、无机械损伤。同样在每个保鲜袋内各存放焦果10只，每天取出一袋测定保鲜效果，连续测定6天。
表1：保鲜膜的力学性能
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   比较例1
  拉伸强度(MPa)   13.67   13.44   13.67   12.96   13.64   14.26
  弹性模量(MPa)   8.2   8.04   8.21   7.95   8.23   8.96
  屈服应力(MPa)   12.99   12.77   12.99   12.31   12.96   13.54
  断裂应力(MPa)   145.36   137.31   135.94   134.59   153.37   164.86
  断裂伸长率(％)   80.97   68.17   71.45   68.42   78.89   78.06
  动摩擦系数   0.13   0.111   0.158   0.104   0.081   0.19
  静摩擦系数   0.112   0.106   0.155   0.1   0.069   0.171
  平均撕裂强度(MPa)   63.8   55.9   63.5   59.4   55.9   52.5
  最大穿刺力(N)   1.98   1.9   2.09   2.08   2.33   2.4
与对比例1相比，本发明所制备的保鲜薄膜的拉伸强度、弹性模量、屈服应力、断裂应力、拉伸断裂伸长率等力学性能指标均变化不大，薄膜的耐撕裂(平均撕裂强度)和耐穿刺能力(最大穿刺力)也未发生很大变化，说明加入分子筛后的LDPE薄膜作为软包装材料，在它的机械性能并未发生变化的情况下，增加了吸附乙烯性能，具有水果保鲜的功能。加入分子筛的薄膜的动摩擦系数和静摩擦系数与比较例1相比均有所下降，这说明保鲜膜适用于自动水果包装生产线，提高包装效率。
为了测试包装袋的乙烯吸附性能，在比较例1和实施例1～5包装袋内预先封入约1000ml的空气，然后分别往上述已经密封住空气的保鲜袋内分别注入1ml的纯乙烯气体，每隔1天测定保鲜袋内残余的乙烯气体含量，测定7天，计算出保鲜袋吸附乙烯气体的速率。结果见表2所示
表2：保鲜膜的乙烯吸附速率和透气性
不添加分子筛的薄膜(比较例1)，乙烯气体的吸附(透过)速率仅有0.2ml/day·m2，加入分子筛后的保鲜膜，乙烯的吸附能力迅速提高，其中实施例3的乙烯吸附能力达到0.43ml/day·m2，说明本发明制备的保鲜膜可以有效吸附乙烯气体，起到水果保鲜的作用。
香蕉的硬度是表征其成熟度的一个主要指标，如果香蕉的储存过程种释放出来的乙烯气体迅速被薄膜所吸附或移除，那么该香蕉的成熟速率会得到明显的降低，香蕉的硬度降低的速率会减缓。比较例1制备的保鲜袋储存的香蕉结果5天硬度就已经从初始的0.9降低到0.2(表3)；而实施例1～5所有的保鲜袋储存的香蕉5天后的硬度均在0.45以上，其中实施例3的保鲜袋内的香蕉储存5天后硬度仅降低10％。如果我们认为香蕉的硬度在0.6时就是货架期终止时间，那么根据表3的保鲜数据可以推算出保鲜膜对香蕉的保鲜货架期在5～8.5天之间，而普通薄膜里储存的香蕉的货架期仅有4天，该发明制备的保鲜膜可以使香蕉的货架期延长25～125％。
另外从香蕉的失重率指标也可以发现，加入分子筛后的保鲜膜对于保持香蕉的水分作用也很明显，可以使香蕉失重率降低50％左右。
表3保鲜袋的保鲜效果
Figure BSA00000322473600062
本领域的技术人员应该明了，上述优选实施例只是对本发明的具体说明，并不构成对本发明的限制。根据需要可以对其进行多种改进、组合、亚组合以及变换，所有的改进、组合、亚组合、变换以及等效替换都落入在所附的权利要求的范围内。

Claims (1)

1.具有吸附乙烯功能的水果保鲜绿色包装材料，其特征在于，包括以下组分：100-90质量份数聚乙烯或聚丙烯树脂和0.5-10质量份数硅酸铝分子筛，硅酸铝分子筛粒度为5～100微米，硅铝比为5～100；
其制备方法，包括以下步骤：在室温下，将拟薄水铝石加到水中，搅拌混合均匀；然后加入模板剂和硅溶胶，直至形成凝胶；将凝胶装入不锈钢高压釜中，密闭加热至200～250℃，在自身压力下进行恒温晶化48小时；晶化完全后，用去离子水洗涤并干燥；最后于500～700℃焙烧4～6小时以完全除去模板剂，粉碎到5～100微米的粒径，即得到分子筛原粉，分子筛中的Si/Al摩尔比为5-100；将100～90份的聚乙烯或聚丙烯树脂树脂与0.5～10份分子筛均匀混合之后，在双螺杆挤出机上熔融共混，然后吹制成薄膜。 
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