CN102028024B - 一种用于果蔬保鲜的复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于果蔬保鲜的复合材料及其制备方法。该复合材料由焦磷酸和多孔材料组成；所述焦磷酸占所述复合材料的质量百分数为1％-30％。该复合材料的制备方法是将所述纳米多孔材料浸渍在磷酸溶液中，然后抽滤得滤饼；将所述滤饼干燥后进行焙烧即得所述复合材料。本发明提供的复合材料对乙烯气体具有很高的吸附容量，从而具有很好的果蔬保鲜效果，且安全无毒，对环境友好，是一类非常有潜力的果蔬保鲜剂。本发明提供的复合材料的制备方法简单、原料廉价易得、适合大规模生产。

Description

一种用于果蔬保鲜的复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其制备方法，具体涉及一种用于果蔬保鲜的复合材料及其制备方法。

背景技术

随着人民生活质量的逐步提高，人们对新鲜果蔬的需求量也在逐渐加大。从采摘、运输、销售到食用过程中的果蔬保鲜成了当下一个急需解决的民生问题。果蔬自身释放的乙烯是促使果蔬后熟并发生腐烂变质的最根本原因。因此，成本低廉、安全无毒、保鲜效果优异的乙烯吸附材料具有非常广阔的应用前景。

目前人们常用的果蔬保鲜方法有：通风换气法、氧化剂氧化法、催化氧化法、物理吸附法等，其工作原理是降低果蔬储存场所的乙烯浓度。通风换气法是利用机械的方法置换掉果蔬存储环境中的高浓度乙烯气体，刘同益等人发明了一种换气式真空减压箱(申请号：200820115741.4)，可以有效的减缓果蔬品后熟期的提前及有氧菌和酶的生长速度，延长果蔬品的保鲜期。氧化剂氧化法主要是利用高锰酸钾和臭氧等强氧化剂氧化脱除果蔬释放的乙烯气体。孔凡春等利用臭氧的强氧化性氧化去除果蔬释放的乙烯(食品与机械，2003，24-26)，有效抑制了果蔬的呼吸作用，延长了果蔬保鲜期。但是本方法所采用的臭氧、高锰酸钾等氧化剂会对果蔬造成轻微的污染，不适合大规模应用。催化氧化法有高温催化氧化法和二氧化钛光催化氧化法，王依全等人采用催化技术设计了一种可以去除气调库中乙烯气体的玻璃管光催化反应器(农业工程学报，2006，9，124-127)，对乙烯气体表现出很好的催化氧化作用；但是本方法的条件苛刻以及催化剂的成本比较高。物理吸附法常用的吸附剂有活性炭、硅藻土、硅胶、膨润土、沸石等具有高比表面积的材料，这些材料吸附乙烯后往往会发生可逆的脱附过程，保鲜效果不佳。因此，需要寻找一种对乙烯的吸附效果好、吸附容量大、安全无毒以及制备工艺简单且适合大规模生产的果蔬保鲜材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于果蔬保鲜的复合材料及其制备方法。

本发明提供的用于果蔬保鲜的复合材料，由焦磷酸和纳米多孔材料组成；所述焦磷酸占所述复合材料的质量百分数为1％-30％。

上述复合材料中，所述焦磷酸占所述复合材料的质量百分数具体可为1％、4％、5％、8％、10％、14％、20％、25％或30％。

上述复合材料中，所述纳米多孔材料可为硅胶、分子筛、活性炭、硅藻土、介孔铝和介孔硅中至少一种。

上述复合材料中，所述纳米多孔材料的粒径为1mm-3mm。

本发明提供了上述复合材料的制备方法，是将所述纳米多孔材料浸渍在磷酸溶液中，然后抽滤得滤饼；将所述滤饼干燥后进行焙烧即得所述复合材料。

上述制备方法中，所述磷酸溶液的溶剂可为水或乙醇；所述磷酸溶液中磷酸的质量百分含量可为1％-80％；具体可为1％-60％、1％-40％、1％-20％、1％、20％、30％、40％、60％或80％。

上述制备方法中，所述浸渍的时间可为10分钟。

上述制备方法中，所述干燥的温度可为20℃-120℃，具体可为20℃-100℃、20℃-80℃、20℃、80℃、100℃或120℃；所述干燥的时间可为2小时-60小时，具体可为2小时-24小时、2小时、24小时或60小时。

上述制备方法中，所述焙烧在惰性气体下进行，如氮气。

上述制备方法中，所述焙烧的温度可为120℃-350℃，具体可为120℃-250℃、120℃、200℃、250℃、300℃或350℃；所述焙烧的时间可为1小时-10小时，具体可为1小时-5小时、1小时、5小时或10小时。

本发明提供的复合材料对乙烯气体具有很高的吸附容量，从而具有很好的果蔬保鲜效果，且安全无毒，对环境友好，是一类非常有潜力的果蔬保鲜剂。本发明提供的复合材料的制备方法简单、原料廉价易得、适合大规模生产。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

本发明下述实施例中所用的活性炭、硅胶、分子筛、硅藻土、介孔铝和介孔硅的粒径均为1-3mm之间，均购自国药集团化学试剂北京有限公司。

实施例1、复合材料的制备

配置1000mL磷酸的质量百分含量为40％的磷酸水溶液，然后将1Kg活性炭浸渍在该磷酸水溶液中，吸附10分钟后，抽滤，将滤饼置于100℃下干燥24小时，然后在氮气环境中200℃条件下灼烧5小时，自然冷却即可将焦磷酸均匀负载于活性炭孔道内壁上，得到负载焦磷酸的焦磷酸-活性炭复合材料，焦磷酸占该复合材料的质量百分含量为10％。

实施例2、复合材料的制备

配置1000mL磷酸的质量百分含量为30％的磷酸乙醇溶液，然后将1Kg活性炭浸渍在该磷酸乙醇溶液中，吸附10分钟后，抽滤，20℃下干燥60小时，然后在氮气环境中250℃条件下灼烧10小时，自然冷却即可将焦磷酸均匀负载于活性炭孔道内壁上，得到负载焦磷酸的焦磷酸-活性炭复合材料，焦磷酸占该复合材料的质量百分含量为5％。

实施例3、复合材料的制备

配置500mL磷酸的质量百分含量为20％的磷酸水溶液，然后将0.5Kg硅胶浸渍在该磷酸水溶液中，吸附10分钟后，抽滤，80℃下干燥60小时，然后在氮气环境中300℃条件下灼烧10小时，自然冷却即可将焦磷酸均匀负载于硅胶孔道内壁上，得到负载焦磷酸的焦磷酸-硅胶复合材料，焦磷酸占该复合材料的质量百分含量为4％。

实施例4、复合材料的制备

配置200mL磷酸的质量百分含量为40％的磷酸水溶液，然后将0.1Kg分子筛浸渍在该磷酸水溶液中，吸附10分钟后，抽滤，120℃下干燥2小时，然后在氮气环境中300℃条件下灼烧1小时，自然冷却即可将焦磷酸均匀负载于分子筛孔道内壁上，得到负载焦磷酸的焦磷酸-分子筛复合材料，焦磷酸占该复合材料的质量百分含量为14％。

实施例5、复合材料的制备

配置1000mL磷酸的质量百分含量为30％的磷酸水溶液，然后将1Kg硅藻土浸渍在该磷酸水溶液中，吸附10分钟后，抽滤，100℃下干燥24小时，然后在氮气环境中350℃条件下灼烧5小时，自然冷却即可将焦磷酸均匀负载于硅藻土孔道内壁上，得到负载焦磷酸的焦磷酸-硅藻土复合材料，焦磷酸占该复合材料的质量百分含量为8％。

实施例6、复合材料的制备

配置1000mL磷酸的质量百分含量为20％的磷酸水溶液，然后将1Kg介孔铝浸渍在该磷酸水溶液中，吸附10分钟后，抽滤，100℃下干燥24小时，然后在氮气环境中300℃条件下灼烧5小时，自然冷却即可将焦磷酸均匀负载于介孔铝孔道内壁上，得到负载焦磷酸的焦磷酸-介孔铝复合材料，焦磷酸占该复合材料的质量百分含量为5％。

实施例7、复合材料的制备

配置1000mL磷酸的质量百分含量为40％的磷酸水溶液，然后将1Kg介孔硅浸渍在该磷酸水溶液中，吸附10分钟后，抽滤，100℃下干燥24小时，然后在氮气环境中300℃条件下灼烧1小时，自然冷却即可将焦磷酸均匀负载于介孔硅孔道内壁上，得到负载焦磷酸的焦磷酸-介孔硅复合材料，焦磷酸占该复合材料的质量百分含量为20％。

实施例8、复合材料的制备

配置1000mL磷酸的质量百分含量为1％的磷酸水溶液，然后将1Kg活性炭浸渍在该磷酸水溶液中，吸附10分钟后，抽滤，100℃下干燥24小时，然后在氮气环境中120℃条件下灼烧10小时，自然冷却即可将焦磷酸均匀负载于活性炭孔道内壁上，得到负载焦磷酸的焦磷酸-活性炭复合材料，焦磷酸占该复合材料的质量百分含量为1％。

实施例9、复合材料的制备

配置1000mL磷酸的质量百分含量为60％的磷酸水溶液，然后将1Kg活性炭浸渍在该磷酸水溶液中，吸附10分钟后，抽滤，100℃下干燥24小时，然后在氮气环境中300℃条件下灼烧10小时，自然冷却即可将焦磷酸均匀负载于活性炭孔道内壁上，得到负载焦磷酸的焦磷酸-活性炭复合材料，焦磷酸占该复合材料的质量百分含量为25％。

实施例10、复合材料的制备

配置1000mL磷酸的质量百分含量为80％的磷酸水溶液，然后将1Kg活性炭浸渍在该磷酸水溶液中，吸附10分钟后，抽滤，100℃下干燥24小时，然后在氮气环境中350℃条件下灼烧10小时，自然冷却即可将焦磷酸均匀负载于活性炭孔道内壁上，得到负载焦磷酸的焦磷酸-活性炭复合材料，焦磷酸占该复合材料的质量百分含量为30％。

实施例11、实施例1-10制备的复合材料吸收空气中微量乙烯气体的应用

本实施例中复合材料吸收空气中微量乙烯气体是通过如下方法进行测试的：取0.1-10g上述复合材料，置于1000mL装有乙烯含量为100ppm-5000ppm的乙烯-空气混合气(气压为1atm)的密封容器中，用微量进样器在不同吸附时间抽取100μL的混合气，并用气相色谱仪分析混合气中的乙烯含量。所用气相色谱仪为Agilent 6890N，毛细管色谱柱为DB-5，检测器为FID。气相色谱的分析条件为：进样口温度：150℃，柱箱温度：50℃，检测器温度：200℃，载气为：氮气，载气流速：1mL/min。

实施例1-10的复合材料的取样量分别为：0.1g、0.5g、5.0g、10.0g、0.5g、0.5g、0.1g、5.0g、1.0g和1.0g；然后利用上述方法进行吸附乙烯气体的性能测试。实验结果如表1所示，分别记录在开始吸附时、吸附0.5小时和吸附5.0小时的封闭容器中乙烯的含量(ppm)。

表1  实施例1-10的复合材料吸附乙烯气体的结果

从表1中的数据可以看出，本发明的复合材料对空气中的微量乙烯气体具有很好的吸附效果。

实施例12、实施例1-10制备的复合材料在果蔬保鲜方面的应用

本实施例中复合材料的果蔬保鲜效果是通过如下方法进行测试的：取两份质量相等(均为200g)的果蔬，将其各自置于两个容积为3L的密闭容器中，在其中一个容器中加入0.5g上述复合结构材料，另外一个不加，然后各自密闭保存。在放置不同时间后，观察记录两组果蔬的腐烂变质情况；实验选取质量均匀，色泽均匀，成熟度一致的果蔬；实验结果如下：

(1)、放置了实施例1制备的焦磷酸-活性炭复合材料的苹果连续放置15天没有表面发生明显变化，仍具有光泽，不变皱，不变软；而不放置焦磷酸-活性炭复合材料的苹果在放置了15天后已经开始变软并且表面出现斑点。

(2)、放置了实施例2制备的焦磷酸-活性炭复合材料的香蕉连续放置15天没有发生变化，表面仍具有光泽，不变黑，不腐烂；而不放置焦磷酸-活性炭复合材料的香蕉在放置了5天后已经开始变软发黑并且开始腐烂。

(3)、放置了实施例3制备的焦磷酸-硅胶复合材料的苹果连续放置15天没有表面发生明显变化，仍具有光泽，不变皱，不变软；而不放置焦磷酸-硅胶复合材料的苹果在放置了15天后已经开始变软并且开始腐烂。

(4)、放置了实施例4制备的焦磷酸-分子筛复合材料的草莓连续放置10天没有表面发生明显变化，仍具有光泽，不变皱，不变软；而不放置焦磷酸-分子筛复合材料的草莓在放置了10天后已经开始变软并且开始腐烂。

(5)、放置了实施例5制备的焦磷酸-硅藻土复合材料的番茄连续放置10天没有表面发生明显变化；而不放置焦磷酸-硅藻土复合材料的番茄在放置了10天后已经开始腐烂，失去食用价值。

(6)、放置了实施例6制备的焦磷酸-介孔铝复合材料的草莓连续放置10天没有表面发生明显变化，仍具有光泽，不变皱，不变软；而不放置焦磷酸-介孔铝复合材料的草莓在放置了10天后已经开始变软并且开始腐烂。

(7)、放置了实施例7制备的焦磷酸-介孔硅复合材料的草莓连续放置10天没有表面发生明显变化，仍具有光泽，不变皱，不变软；而不放置焦磷酸-介孔硅复合材料的草莓在放置了10天后已经开始变软并且开始腐烂。

(8)、放置了实施例8制备的焦磷酸-活性炭复合材料的草莓连续放置10天没有表面发生明显变化，仍具有光泽，不变皱，不变软；而不放置焦磷酸-活性炭复合材料的草莓在放置了10天后已经开始变软并且开始腐烂。

(9)、放置了实施例9制备的焦磷酸-活性炭复合材料的草莓连续放置10天没有表面发生明显变化，仍具有光泽，不变皱，不变软；而不放置焦磷酸-活性炭复合材料的草莓在放置了10天后已经开始变软并且开始腐烂。

(10)、放置了实施例10制备的焦磷酸-活性炭复合材料的草莓连续放置10天没有表面发生明显变化，仍具有光泽，不变皱，不变软；而不放置焦磷酸-活性炭复合材料的草莓在放置了10天后已经开始变软并且开始腐烂。

以上各个过程分别重复两次，均得到了类似的实验数据。

以上实验结果说明本发明的复合材料的加入可以有效地延缓果蔬的后熟过程，从而延长果蔬的保鲜期。

Claims (5)

1.复合材料在果蔬保鲜中的应用；

所述复合材料由焦磷酸和纳米多孔材料组成；所述焦磷酸占所述复合材料的质量百分数为1%-30%；

所述纳米多孔材料为硅胶、分子筛、活性炭、硅藻土、介孔铝和介孔硅中至少一种；

所述用于果蔬保鲜的复合材料按照如下方法制备：将所述纳米多孔材料浸渍在磷酸溶液中，然后抽滤得滤饼；将所述滤饼干燥后进行焙烧即得所述复合材料；

所述焙烧的温度为120°C-350°C；所述焙烧的时间为1小时-10小时。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述磷酸溶液的溶剂为水或乙醇；所述磷酸溶液中磷酸的质量百分含量为1%-80%。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述浸渍的时间为10分钟。

4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述干燥的温度为20°C-120°C；所述干燥的时间为2小时-60小时。

5.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述焙烧在惰性气体下进行。